В лаборатории СПбГУ синтезировали аналог самого сложного минерала на Земле

«Юингит — минерал, который был обнаружен в середине 2010-х годов в выработанной урановой шахте Плавно, расположенной в Чешской Республике. Это наиболее сложный по своей структуре из всех известных минералов на Земле. Кроме того, из-за специфических термодинамических условий, необходимых для его образования, минерал считается очень редким», — рассказывают в Университете.

Как отмечает доцент кафедры кристаллографии СПбГУ, председатель научной комиссии Института наук о Земле и руководитель исследования Владислава Гуржия, уникальность юингита заключается в его кристаллической структуре, основу которой составляют нанокластеры из атомов урана и карбонатных групп. Такие структурные комплексы не были известны до открытия минерала ни в природе, ни среди синтетических соединений, поэтому ученые СПбГУ и захотели воссоздать в лаборатории это уникальное творение природы.

Исследователи смогли получить синтетический аналог, близкий по составу и кристаллической структуре к природному юингиту, путем сочетания низкотемпературного гидротермального синтеза и испарения при комнатной температуре. «У нашей группы довольно богатый опыт получения аналогов минералов в лабораторных условиях и синтеза новых соединений с минералоподобными структурами. Но даже имея такой опыт, мы работали над экспериментом почти полтора года — столько времени потребовалось на налаживание протокола синтеза для получения достаточно крупных кристаллов, которые позволили получить достоверную структурную модель», — приводит слова Гуржия пресс-служба.

Отличия между минералом из лаборатории от природного в составе: в структуре минерала уран-карбонатные кластеры связываются через атомы магния и кальция, а синтетическое соединение содержит только кальций. Однако это никак не сказывается на принципе упаковки нанокластеров в кристаллической структуре.

Практическую ценность связана с тем, что даже на выработанных месторождениях, вроде шахты Плавно, остается значительное количество урана в рассеянной форме. «Поняв механизм вторичного минералообразования (перекристаллизации), в результате которого образуется юингит, можно будет контролировать процессы выноса урана в окружающую среду. Или, наоборот, создать условия, при которых в случае необходимости будет возможно перевести уран в растворенную форму, чтобы он стал менее опасен для человека», — добавляет Владислав Гуржий.

Кристаллы и структура синтетического юингитоподобного соединения, иллюстрация: СПбГУ