ИСТИНА

Проект направлен на решение фундаментальной проблемы исследования особенностей строения кристаллических структур новых фосфатов и силикатов с катионами амфотерных и щелочных металлов. Кроме того, предполагается задача по установлению закономерностей фазообразования в гидротермальных системах, максимально приближенных к природным (среднетемпературные гидротермы) за счёт подобранных P-T параметров, pH-среды, концентраций основных компонентов шихты и минерализаторов. И дополнительная задача состоит в предсказании магнитных свойств кристаллов, связанных с вхождением в их состав магнитно-активных ионов d-элементов, на базе топологического анализа их кристаллических структур.

The project is aimed at solving the fundamental problem of studying the structural features of the crystal structures of new phosphates and silicates with cations of amphoteric and alkali metals. In addition, the task is to establish the regularities of phase formation in hydrothermal systems as close as possible to natural ones (medium-temperature hydrothermal waters) due to the selected P-T parameters, pH-medium, concentrations of the main components of the charge and mineralizers. And an additional task is to predict the magnetic properties of crystals associated with the incorporation of magnetically active ions of d-elements into their composition, based on the topological analysis of their crystal structures.

В рамках заявленного проекта будет реализован ряд поисковых исследований по гидротермальному синтезу в силикатных и фосфатных системах с катионами амфотерных (Al, V, Mn, Co, Ni, Cu, Zn) и щелочных (Li, Na, K, Rb и Cs) металлов; оптимизированы условия образования фаз путем варьирования температуры, мольных соотношений компонентов, минерализаторов и их концентраций, продолжительности экспериментов. Будут проведены анализы химического состава, спектроскопические и рентгенофазовые исследования синтезированных соединений с целью идентификации известных фаз или подтверждения оригинальности предполагаемых новых синтетических аналогов минералов. Будут определены параметры элементарных ячеек кристаллов, их симметрия и предварительные химические формулы. Планируется получить экспериментальные наборы интенсивностей отражений на рентгеновских дифрактометрах, определить и уточнить кристаллические структуры синтетических аналогов и разновидностей минералов, провести их кристаллохимическую интерпретацию. Будут установлены архетипы изученных структур и выявлены топологические и генетические связи с соединениями производных структурных типов. Также будут выдвинуты гипотезы о магнитных свойствах полученных фаз на основе топологического анализа их кристаллических структур с дальнейшим их экспериментальным подтверждением.

Поскольку данный грант предполагает продолжение работ по тематике диссертации, в качестве научного задела предстают следующие результаты научной работы: На основании данных рентгенодифракционных и синхротронного низкотемпературного (100 К) исследований 11 соединений, синтезированных в гидротермальных условиях, установлено, что большинство представляют собой структурные аналоги или модификации минералов: шибковита, аллюодита, ниахита, манертита, фосфоэлленбергерита, эльпасолита, представителя подгруппы ромбических пироксенов. Установлена кристаллохимическая функция амфотерных комплексов в структурах изученных соединений, которая может меняться от катионной (пять соединений) до анионообразующей (четыре соединения); в двух фазах металлы с амфотерными свойствами выполняют обе функции. Выделены две новые полисоматические серии: а) фосфатов, арсенатов и ванадатов со слоями из октаэдров переходных металлов топологии сеток Кагомэ и их производных, объединившую натрий никелевый гидроксид-фосфат Na2Ni3(OH)2(PO4)2, минералы везиньеит, байлдонит, реппиаит, корнубит и их синтетические разновидности; б) вторичных арсенатов и фосфатов меди структурной группы лавендулана, включающую ванадил- фосфатную модификацию минерала манертита K2.5Cu5Cl(PO4)4(OH)0.5(VO2)·H2O. Кристаллохимический прогноз перспективности фаз RbCuAl(PO4)2, Na2Ni3(OH)2(PO4)2, Na0.91Co6[HPO4][H0.36PO4]3(OH)3 в плане интересных магнитных свойств, обусловленных наличием структурных фрагментов, которые способны обеспечить обменные взаимодействия между магнитно-активными ионами Cu2+ , Ni2+ и Co2+ , был подтверждён экспериментальным изучением этих свойств.