Могут иметь непредсказуемые свойства: российские ученые нашли минерал с нанотрубками

Земля иногда преподносит необычные сюрпризы. В Кольском научном центре РАН несколько десятилетий хранился кусок породы, найденный в Мурманской области, в Хибинских горах, и всего год назад, изучив его новыми методами, минералоги обнаружили в нем настоящий клад. Это несколько десятков микроскопических игольчатых зерен потенциально нового минерала. Он очень похож на ашкрофтин, найденный 100 лет назад в Гренландии и описанный зарубежными геологами, но у кольского все же есть отличия, и поэтому ученые предпочитают не торопиться с выводами.

Редкоземельные силиката (так называют соединения, содержащие редкоземельные металлы) нашли в Хибинском массиве ученые Кольского научного центра РАН. Впоследствии к исследованию подключились коллеги из СПбГУ и Минералогического музея имени Ферсмана, о чем была опубликована статья в журнале Minerals.

«Небольшое количество минерала пока не дает нам возможности проверить его свойства, но состав перспективный», — говорит Сергей Владимирович. «Он содержит, например, редкоземельный металл иттрий с уникальными электронными характеристиками, ему сопутствуют лантаноиды группы иттрия, а также кремний, калий, натрий, кальций, фтор и марганец, которые в сочетании могут давать непредсказуемые свойства».

Ученый особо выделяет сложную кристаллическую структуру минерала, которому присвоено условное обозначение - КА (кольский пепел). Среди всех известных минералов его кристаллическая структура — одна из самых сложных. Например, его «иглы» представляют собой редкие силикатные трубки диаметром 1,5-2 нанометра, или нанотубулены, как их называют химики.

«Интересно сочетание нанотубуленов с редкоземельными элементами», — комментирует Сергей Кривовичев. "Трубки полые, а это означает, что посредством ионного обмена в них можно поместить небольшую молекулу или магнитный ион, а затем посмотреть, что можно сделать с этим материалом. Полученное таким образом соединение может иметь интересные физические свойства".

— Сможете угадать, какие?

— Конечно. Редкие земли сами по себе обладают очень ценными свойствами; они являются основой современной технологической промышленности. Например, иттрий добавляют в металлы для увеличения прочности и улучшения жаростойкости. Редкоземельные металлы используются в двигателях электромобилей, в электронике и энергетике, входят в состав высокотемпературных сверхпроводников и лазерных материалов. Наряду с уникальной пористой (цеолитоподобной) структурой это открывает широкие возможности для химической регулировки физических свойств - магнитных, оптических, люминесцентных.

— Кто никогда раньше не встречался?

— В этом вся суть. Но в будущее заглядывать пока рано: прежде чем экспериментировать с полученным минералом КА, необходимо сначала его синтезировать, чтобы получать в больших количествах. И тогда еще нужно решить, тот ли это пепел, который был найден 100 лет назад в Гренландии, или нет. Не исключено, что ответ будет отрицательным.

— А ведь его, наверное, описали и ваши зарубежные коллеги?

— Те работы, которые проводились с этим пеплом 100 лет назад, по понятным причинам не отвечают современным потребностям: например, иттрий изначально принимали за алюминий... В идеале, чтобы точно сказать, одно и то же ли наше СА и гренландский пепел, нужно получить образцы-голотипы, то есть первичный материал, собранный в начале прошлого века. Но сделать это сейчас очень сложно. Ведь его образцы, описанные британцами, хранятся в лондонском Музее естественной истории, а также в Смитсоновском музее в Вашингтоне.

У нас есть предположение, что наш СА и гренландский пепел немного разные минералы, поскольку наш содержит фтор, но англичане (хотя это было сто лет назад) фтора в своей пробе не обнаружили.

— Сложно ли синтезировать природный минерал?

— Создать рукотворную копию природного минерала, формировавшегося в течение длительного геологического времени, очень сложно, но постараться надо.