Ученые СПбГУ исследовали структуру редкого синтетического минерала цинкофосфата и впервые обнаружили две его высокотемпературные модификации. Исследование поможет определить поведение материала при использовании в промышленности, чтобы сделать его прочнее и долговечнее.
Ученые СПбГУ активно изучают явление полиморфизма. Ранее их внимание привлек гексацельзиан, материалы на основе которого используются в стекольной и керамической промышленности благодаря своим физическим свойствам: высокой температуре плавления, химической стойкости, тепловой упругости, люминесцентным характеристикам. Несмотря на то, что это соединение применяется уже полвека, структуры его полиморфных модификаций кристаллографы СПбГУ определили недавно, что помогло установить причины растрескивания материала и повысить его качество для использования в промышленности.
Это исследование позволило ученым Санкт‑Петербургского университета выделить семейство соединений, похожих по структуре на гексацельзиан. Так они пришли к изучению синтетического цинкофосфата BaZn2P2O8, который может быть использован для создания различных керамических материалов. Как и гексацельзиан, он интересен с точки зрения термомеханической стабильности и люминесцентных свойств. Однако для правильного управления этими характеристиками необходимо подробно изучить его полиморфные превращения.
Как отметила доцент кафедры кристаллографии СПбГУ Людмила Горелова, все три исследуемые модификации имеют слоистую структуру, образованную шестичленными кольцами из тетраэдров ZnO4 и PO4.
«Их главное различие заключается в геометрии: при нагревании тетраэдры постепенно разворачиваются, что приводит к закономерному повышению симметрии кристаллической решетки. Благодаря этому мы можем лучше понять поведение материалов в реальных условиях эксплуатации», — уверена доцент кафедры кристаллографии СПбГУ Людмила Горелова.