Российские ученые открыли новый минерал для батарей будущего
Уже более 40 лет профессор Санкт-Петербургского университета Станислав Филатов совместно с коллегами из других научных организаций России изучает минералогию шлаковых конусов и лавовых потоков фумарол на Камчатке, которые образовались после двух крупных извержений вулкана Толбачик — в 1975–1976 и 2012–2013 годах. Эта территория отличается особым минералогическим разнообразием — за последние годы исследователям удалось обнаружить здесь десятки новых минералов, многие из которых не имеют аналогов в мире.
Недавняя находка ученых СПбГУ, петровит Na10CaCu2(SO4)8, образует голубые глобулярные корочки из таблитчатых кристаллов, содержащих газовые включения. «Атом меди в кристаллической структуре петровита имеет необычную и очень редкую координацию семью атомами кислорода. Такую координацию имеет только пара соединений, а также минерал саранчинаит, который был открыт нашими коллегами из СПбГУ — научной группой профессора Олега Сийдры», — отметил руководитель проекта профессор Станислав Филатов. Результаты исследований опубликованы в журнале Mineralogical Magazine.
Минерал состоит из атомов кислорода, серы, натрия и меди, которые образуют пористый каркас. Пустоты соединены между собой каналами, по которым могут перемещаться относительно мелкие атомы натрия. Таким образом, ученые установили, что структурный тип петровита является перспективным для ионной проводимости и может использоваться в качестве катодного материала для натрий-ионных батарей.
«Сегодня наибольшую проблему для подобного использования представляет небольшое количество переходного металла — меди — в кристаллической структуре минерала. Возможно, ее можно будет решить с помощью синтеза соединения, обладающего такой же структурой, как и петровит, в лаборатории», — сообщил ученый.
Исследование выполнил коллектив ученых из разных научных организаций со всей страны. Минералогическую диагностику провела ведущий научный сотрудник Института вулканологии и сейсмологии Дальневосточного отделения РАН Лидия Вергасова — крупнейший специалист в области минералогии вулканических эксгаляций в России. Сотрудник Института химии силикатов имени И. В. Гребенщикова, выпускник СПбГУ Андрей Шаблинский изучил кристаллическую структуру нового минерального типа и описал ее вместе с профессором СПбГУ, руководителем Кольского научного центра членом-корреспондентом РАН Сергеем Кривовичевым. Помимо этого Андрей Шаблинский провел рентгенофазовый анализ и вместе с руководителем группы, профессором СПбГУ Станиславом Филатовым определил оптические константы минерала. Химический состав минерала установила Светлана Москалева — научный сотрудник Института вулканологии и сейсмологии Дальневосточного отделения РАН.
Несмотря на то, что большинство последних открытий минералогов и кристаллографов СПбГУ связано именно с полуостровом Камчатка, много новых минералов ученые обнаруживают в самых необычных местах. Среди находок 2008–2017 годов есть образцы из полярной Якутии, Кольского полуострова (месторождение Ковдор), Израиля (пустыня Негев), Греции, Танзании, ЮАР, Иордании и многих других. Подробнее об этих открытиях можно узнать на виртуальной выставке Минералогического музея СПбГУ.
Материал предоставлен пресс-службой СПбГУ