Исследование ученых ЛЭТИ позволит получить новые данные о минералах, перспективных для разработки магний-ионных батарей

Исследование ученых ЛЭТИ позволит получить новые данные о минералах, перспективных для разработки магний-ионных батарей

Научная группа из СПбГЭТУ «ЛЭТИ» и Института химии силикатов (ИХС РАН) открыла и описала свойства нового политипа арсеновагнерита (Mg2(AsO4)F - минерала, который был найден в вулкане Толбачик на Камчатке.

30.04.2022 556

Сегодня большое количество открытий новых минералов связано с вулканами на Камчатке. В частности, интерес представляют находки, образовавшиеся в результате прошлых извержений вулкана Толбачик: в последние годы в ходе экспедиций российским ученым удалось там найти около 100 новых видов минералов.

Основной интерес исследователей к таким находкам связан с изучением химического состава и кристаллического строения, поскольку они могут оказаться уже созданными природой перспективными материалами для различных применений.

«В экспедиции на Камчатке, мы обнаружили минерал арсеновагнерит, открытый ранее нашими московскими коллегами.  Сейчас в одной из проб с экспедиции мы нашли политип этого минерала. Политипия означает, что химический состав одинаковый, но геометрия слоев разная, а значит политип арсеновагнерита может обладать новыми полезными свойствами», – рассказывает доцент базовой кафедры нанотехнологий и наноматериалов в радиоэлектронике СПбГЭТУ «ЛЭТИ», старший научный сотрудник Лаборатории структурной химии оксида ИХС РАН Андрей Шаблинский.

Обнаружению нового политипа предшествовала тщательная работа с пробой, в одной из которой помимо нового политипа арсеновагнерита ранее были открыты еще два минерала. Андреем Шаблинским и Станиславом Константиновичем Филатовым была расшифрована кристаллическая структура и проведен кристаллохимический анализ, а Лидией Павловной Вергасовой и Светланой Васильевной Москалевой проведены минералогическая характеризация и химический анализ.

Изучение образцов проводилось с помощью методов электронной микроскопии, рентгеноспектрального энергодисперсионного анализа и рентгеноструктурного анализа. Для подтверждения того, что был найден минерал с новой структурой ученым пришлось провести полную расшифровку структуры политипа, а затем провести сравнительный анализ с оригинальным арсеновагнеритом. Результаты исследований опубликованы в научном журнале Glass Physics and Chemistry.

«У обнаруженного нами политипа есть похожий синтетический аналог LiFeSO4F, который потенциально рассматривается, как материал для катодов в литий-ионных аккумуляторах. Более того, фосфатные аналоги минерала рассматриваются как модельные объекты для создания магний-ионного аккумулятора. Соответственно, наш минерал может выступить в качестве модельного объекта для расчетов, которые могут развить наши представления о природных материалах, перспективных для создания более эффективных магний-ионных батарей».

Доцент базовой кафедры нанотехнологий и наноматериалов в радиоэлектронике СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Андрей Шаблинский

В ближайшее время планируется изучение ионной проводимости материала. Эта характеристика в том числе позволит определить пригодность нового политипа для возможного использования в качестве электролита в аккумуляторах.

В исследовании приняли участие ученые из СПбГЭТУ «ЛЭТИ», ИХС РАН, Санкт-Петербургского государственного университета и Института вулканологии и сейсмологии ДВО РАН. Работа выполнена при поддержке Минобрнауки РФ и Российского научного фонда (№ 21-77-00069).

Для справки

Базовая кафедра нанотехнологий и наноматериалов в радиоэлектронике организована в СПбГЭТУ «ЛЭТИ» совместно с Институтом химии силикатов РАН им. И.В. Гребенщикова в 2010 году. Кафедра работает со студентами старших курсов ЛЭТИ и готовит специалистов для инновационных отраслей промышленности, в которых используются наноструктурированные материалы.