КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер проекта 24-17-00083
НазваниеСтруктурное родство, полиморфизм и фазовые переходы в минералах: информационно-энтропийный подход, термодинамика, структурный анализ
Руководитель Кривовичев Сергей Владимирович, Доктор геолого-минералогических наук
Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет" , г Санкт-Петербург
Конкурс №92 - Конкурс 2024 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»
Область знания, основной код классификатора 07 - Науки о Земле; 07-211 - Кристаллография и кристаллохимия минералов
Ключевые слова минералогия, полиморфизм, фазовые переходы, кристаллическая структура, информационная энтропия, метастабильность, термодинамика
Код ГРНТИ38.35.17
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Проект направлен на развитие информационно-энтропийного подхода к решению актуальных проблем минералогии и кристаллохимии путем анализа эволюции информации в фазовых переходах и явлениях полиморфизма минералов, а также в выяснении родственных отношений между различными структурными типами минералов и неорганических соединений. Проект предполагает как теоретические, так и экспериментальные исследования по следующим направлениям:
- исследование эволюции информационной энтропии минералов и неорганических соединений при изменении температуры, сопровождающемся структурными фазовыми переходами;
- исследование усредненных информационно-энтропийных характеристик горных пород и земных оболочек;
- разработка общей теории изменения информационно-энтропийных параметров при переходах между структурными типами, описываемых в рамках концепции «группа-подгруппа»;
- экспериментальные исследования полиморфизма минералов и неорганических соединений с использованием современного комплекса минералогических и кристаллографических методов (электронно-микрозондовый анализ, рентгеноструктурный анализ при высоких и низких температурах, высоко- и низкотемпературная рентгенография, инфракрасная и КР-спектроскопия);
- экспериментальные исследования новых минералов и соединений и изучение их структурного родства с известными структурными типами на основе информационно-энтропийного анализа;
- исследование поведения информационно-энтропийных характеристик в зависимости от стабильности тех или иных полиморфов минералов и неорганических соединений.
Проект отличается значительной новизной ввиду новаторского применения информационно-энтропийного подхода к решению задач минералогии и геохимии. В рамках проекта планируется получить новые для мировой науки фундаментальные результаты в области минералогии и неорганической кристаллохимии.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Аннотация результатов, полученных в 2024 году
В 2024 году в рамках проекта были проведены следующие работы и получены следующие основные результаты.
1. Составлена база данных по 500+ температурным фазовым переходам в минералах и неорганических соединений на основании анализа литературных данных, опубликованных за последние 25 лет, содержащая симметрийные и информационно-энтропийные характеристики полиморфов для последующего анализа основных трендов и закономерностей.
2. Разработаны методики расчета информационно-энтропийных характеристик земных оболочек и изучено изменение их средней симметрии и структурной сложности для пиролитовой модели. Показано, что, в отличии от ранее сделанных выводов о повышении симметрии минералов с глубиной, поведение количественных параметров симметрии и структурной сложности нелинейно. Показано, что информационные параметры структурной сложности являются более чувствительным индикатором симметрии, чем индекс Доливо-Добровольского, что связано с учетом первыми особенностей кристаллической структуры конкретных минералов.
3. Методом химических транспортных реакций получены кристаллы новой минералоподобной фазы состава [Cu3(PO4)2]4(NaCl)7 с лавендулановым типом структуры. Определена кристаллическая структура соединения при 300 K, обнаружен фазовый (топотактический) переход при температуре 725+-25 K, изучена кристаллическая структура высокотемпературной фазы состава [Cu5(PO4)2]2(Na7Cl3). Показано, что при фазовом переходе информационная сложность кристаллической структуры резко уменьшается и увеличивается степень разупорядочения в позициях натрия и хлора.
4. Методом химических транспортных реакций получены кристаллы новой модификации пированадата меди delta-Cu2V2O7. Изучена кристаллическая структура соединения и показано ее родство с ранее известными модификациями. Предложена кристаллохимическая классификация полиморфов пированадата меди. Рассмотрены соотношения информационной сложности полиморфов в зависимости от термодинамических параметров (температуры и давления).
5. Методом осаждения из газовой фазы синтезировано новое соединение NaCu12(Si2O7)4Cl и изучена ее кристаллическая структура. Информационный анализ структурной сложности показал, что NaCu12(Si2O7)4Cl – самый сложный из известных щелочной дисиликат двухвалентной меди.
6. Впервые изучена кристаллическая структура и соотношение сложность-стабильность для бертьерина – минерала подгруппы серпентина группы каолинита-серпентина. На основании расчета информационных параметров структурной и топологической сложности показано, что бертьерин структурно и топологически проще, чем его полиморф из группы хлорита – шамозит, что находится в соответствии с правилом Гольдсмита для оствальдовских кристаллизационных каскадов.
По результатам проведенных исследований опубликовано две статьи в реферируемых изданиях («Доклады РАН. Науки о Земле», «Crystals»), рукописи еще двух статей находятся в редакциях научных журналов («Кристаллография» и «Minerals»).
Публикации
1.
Кривовичев С.В.
Symmetry and Structural Complexity of Minerals of Deep Geospheres of the Earth (Pyrolite Model)
Doklady Earth Sciences (год публикации - 2024)
10.1134/S1028334X24603791
2.
Корняков И.В., Кривовичев С.В.
On the Polymorphism of Cu2V2O7: Synthesis and Crystal Structure of δ-Cu2V2O7, a New Polymorph
Crystals, 14, 857 (год публикации - 2024)
10.3390/cryst14100857