Кристаллографы СПбГУ расшифровали структуру минерала, открытого более 70 лет назад

Урамфит — минерал, имеющий химическую формулу (NH₄)(UO₂)(PO₄)·3H₂O. Его особенностью можно считать довольно простой, но редкий состав: минерал содержит аммоний. Урамфит был обнаружен в 1950 году советским геологом З. А. Некрасовой, однако название и расположение месторождения, где его открыли, нигде не упоминались из‑за секретности всей информации, связанной с добычей урана на территории СССР.

Результаты исследования, поддержанного грантом РНФ, опубликованы в ведущем мировом журнале по минералогии American Mineralogist.

Только в 1990‑е годы эти сведения стали доступны, и оказалось, что урамфит был найден в ураново‑угольном месторождении Тура‑Кавак, находящемся на территории современной Киргизской Республики.

Редкий минерал относится к так называемым урановым слюдкам — распространенному семейству вторичных минералов урана весьма разнообразного состава, которые иногда даже разрабатывают в качестве руды на уран. Они очень ярко люминесцируют, что ранее позволяло использовать их в фотографии в качестве тонера и усилителя серебряной фотопечати. Сейчас эта особенность служит одним из диагностических признаков минералов данной группы.

Найденный в 1950‑е годы образец урамфита был исследован различными методами, но ни один из них не дал четкого понимания строения минерала. В 2023 году этот минерал был заново обнаружен на выработанном месторождении Бештау (Ставропольский край, Северный Кавказ).

Образцы были переданы научной группе, которую возглавил профессор Санкт‑Петербургского университета (кафедра кристаллографии) Владислав Гуржий, для проведения исследований по расшифровке структуры урамфита.

Сегодня определение структуры является неотъемлемой частью исследования новых минералов, с урамфитом существовала некоторая неопределенность, поскольку ранее мы не знали деталей строения вещества, а значит, не могли достоверно описать причины проявления его свойств и лишь предполагали их.

Профессор СПбГУ (кафедра кристаллографии) Владислав Гуржий

Получить структурные данные ученым СПбГУ удалось с очень маленькой пластинки минерала размером 40×10×5 микрометров (микрометр соответствует одной миллионной доле метра, или тысячной доле миллиметра), невидимой невооруженным глазом. Еще несколько лет назад столь мелкие кристаллы было практически невозможно исследовать в лабораторных условиях. Современное оборудование Научного парка СПбГУ позволяет изучать столь малые объекты с высокой точностью.

«В природе кристаллы урамфита встречаются довольно редко. Не говоря уже о том, что этот минерал может довольно быстро разрушаться из‑за существенных годичных колебаний температуры и влажности. Поэтому нам повезло вдвойне: удалось обнаружить этот редкий минерал и найти пусть и маленькие, но целые кристаллы, пригодные для детального изучения», — добавил профессор СПбГУ.

Рентгеноструктурные исследования урамфита проводились на базе ресурсного центра «Рентгенодифракционные методы исследования» Научного парка Санкт‑Петербургского государственного университета.

Напомним, в 2024 году кафедра кристаллографии СПбГУ — ведущая научная школа кристаллографии не только в России, но и в мире — отмечает 100‑летие со дня основания. Здесь проводятся научные работы по синтезу и исследованию разнообразных кристаллических веществ, структурные исследования минералов и их синтетических аналогов, исследования в области биоминералогии и органической минералогии, изучение свойств и структурных преобразований соединений в широком интервале температур и давлений. Например, юингита и мулуита. Отдельным направлением является открытие и описание новых минералов, в том числе сергейсмирновита и аллабогданита.

Как отметил Владислав Гуржий, исследования данного аммонийсодержащего минерала могут быть полезны не только минералогам, но также химикам и биологам, поскольку в образовании урамфита, по всей видимости, существенную роль сыграли как минералогические, так и биологические процессы. На данный момент ученым известно 11 урановых минералов с аммонием, причем все они, кроме урамфита, найдены уже в XXI веке.

Основная масса этих минералов была обнаружена в Юте и Колорадо (США), где источником аммония являются органические вещества, например битумы или гуано. На других геологических объектах, как в Бештау, органическое вещество в таких количествах отсутствует. В таком случае восстановление нитрата в аммоний в результате анаэробной бактериальной активности ученые рассматривают как альтернативный источник данного химического соединения.

Санкт‑Петербургский государственный университет — старейший университет России — был основан 28 января (8 февраля) 1724 года, когда Петр I издал указ об учреждении Университета и Российской академии наук. Сегодня СПбГУ — научный, образовательный и культурный центр мирового уровня. В 2024 году Санкт‑Петербургский университет отмечает свой 300‑летний юбилей.

План мероприятий в рамках празднования юбилея Университета был утвержден на заседании оргкомитета по празднованию 300‑летия СПбГУ, которое провел заместитель председателя Правительства Р Ф Дмитрий Чернышенко. Среди таких мероприятий — присвоение малой планете имени в честь СПбГУ, выпуск банковских карт со специальным дизайном, брендирование самолета авиакомпании «Россия» и многое другое. В честь 300‑летия Санкт‑Петербургского государственного университета в почтовое обращение вышла марка, на которой изображены здание Двенадцати коллегий и памятник графу С. С. Уварову.

По решению губернатора Санкт‑Петербурга Александра Беглова 2024 год в Северной столице объявлен годом Санкт‑Петербургского университета. В день 300‑летия Университета на Ростральных колоннах зажгли факелы. Дворцовый мост украсили флаги Университета, а общественный транспорт — его символика. На новых туристических картах города появятся здания СПбГУ, вблизи них будут размещены тематические и исторические материалы. В мае 2024 года Университет примет участие в праздновании Дня города, а знаменитый праздник выпускников «Алые паруса» будет посвящен юбилеям СПбГУ и Российской академии наук. Также Университет запустил сайт, посвященный предстоящему празднику, с информацией о выдающихся универсантах, научных достижениях и подробностях празднования юбилея.