Солнечная энергетика: новые уникальные минералы

исследования МОСОдним из самых горячих новых материалов является класс пористых твердых тел, известных как металлоорганические соединения или МОС. Эти искусственные материалы были выведены в 1990-х годах, и исследователи во всем мире работают над способами их использования в качестве молекулярных губок для хранения водорода, связывания углерода, или в качестве фотоэлементов.

Удивительное открытие ученых Канады и России показывает, что МОС существуют и в природе — хотя и в виде редких минералов, найденных только в сибирских угольных шахтах.

Открытие, опубликованное в журнале Science Advances «полностью меняет обычный взгляд на эти высокопопулярные материалы как на исключительно искусственные «дизайнерские» твердые вещества,» говорит старший автор Томислав Фришчис, доцент кафедры химии в Университете Макгилла в Монреале. «Это повышает вероятность того, что могут существовать и другие, более распространенные МОС материалы, кроме этих.»

Извилистый путь к открытию начался шесть лет тому назад, когда Friščić наткнулся на упоминание о минералах степановит и жемчужниковит в канадском журнале минералогии. Кристаллическая структура минералов, найденных в России между 1940-х и 1960-х годах, не была полностью определена. Но обнаружившие их русский минералоги проанализировали химический состав и основные параметры их структуры, используя технику, известную как дифракция рентгеновских лучей на порошке. Эти параметры подсказали Томиславу Фришчису, что минералы могут быть структурно сходные с типом искусственных МОС.

Его любопытство было затронуто, и Фришчис начал искать образцы редких минералов, обращаясь к специалистам, музеям и поставщикам в России и других странах. После того как многообещающий контакт с горным музеем в Санкт-Петербурге не удался, Игорь Хускич, аспирант научно-исследовательской группы Фришчиса при университете Макгилла обратил свое внимание на синтез аналогов минералов в лаборатории — и это удалось. Но крупный журнал в прошлом году отказался опубликовать работу команды, отчасти потому, что оригинальное описание минералов было дано в каком-то неясном российском минералогическом журнале.

Затем химики из Макгилла отвлеклись: с помощью коллег по кристаллографии в Венесуэле они связались с двумя видными российскими минералогами: Сергеем Кривовичевым, профессором Санкт-Петербургского государственного университета, и профессором Игорем Пековым из МГУ имени М. В. Ломоносова. Кривовичев и Пеков смогли получить оригинальные образцы двух редких минералов, которые были найдены несколько десятилетий тому назад в угольной шахте глубоко под сибирской вечной мерзлотой. Российские эксперты также смогли определить кристаллические структуры минералов. Эти результаты подтвердили первоначальные результаты лабораторного соединения исследователей из Макгилла.

новые минералыКак оказалось, жемчужниковит и степановит состоят из множества углеводородных нитей, заплетенных в своеобразные «снежинки» и «соты», в центре которых находятся ионы металлов, соединенные с молекулами воды. Эти ионы, как с сожалением отмечают ученые, мешают данным природным минералам впитывать углекислый газ и водород, из-за чего их нельзя использовать в промышленных целях.

Тем не менее, канадские исследователи планируют продолжить поиски природных версий МОС в попытке найти более интересные соединения, чем те, которые создала не природа, а химики.
«Если бы первооткрыватели этих двух редких минералов смогли бы определить их структуру, наука прыгнула бы на 30 лет вперед», — заявил Томислав Фришчис.

 

Источник: https://solarthermalmagazine.com/2016/08/05/hot-new-material-renewable-energy-energy-storage-applications-found-nature/

Написать нам