Лаборатория экспериментальной минералогии и физики минералов

Научная школа по изучению строения магматических расплавов и стекол зародилась в начале 1970-х гг. в Институте геологии и геохимии УрО АН СССР (г. Свердловск). После переезда лидирующих научных сотрудников в г. Миасс в 1988 г. при организации Института минералогии УрО РАН была создана лаборатория экспериментальной минералогии. Инициатором создания и первым заведующим лабораторией был директор Института, член-корреспондент РАН В.Н. Анфилогов. С 1998 г. лабораторией руководил доктор химических наук В.Н. Быков, с 2010 г. – кандидат физико-математических А.А. Осипов, а с 2021 г. –доктор химических наук В.Е. Еремяшев.

В.Е. Еремяшев.

Основные направления научных исследований: экспериментальное и физико-химическое исследование строения и свойств магматических расплавов и природных стекол, физико-химическое и термодинамическое моделирование строения силикатных, боратных и германатных систем в расплавленном и стеклообразном состоянии, спектроскопия силикатов и их структурных аналогов: боратов, германатов, фосфатов; синтез особо чистого кварцевого стекла и наноразмерного карбида кремния, получение керамических и металлокерамических композитов.

В лаборатории создана уникальная экспериментальная установка для исследования методом спектроскопии комбинационного рассеяния света структуры оксидных расплавов при высоких температурах. На основании выполненных систематических исследований установлены закономерности формирования анионных группировок в некристаллических силикатных системах и разработана структурная модель, описывающая их строение в зависимости от состава и температуры. Впервые получены спектры комбинационного рассеяния света германатных и боратных расплавов при высоких температурах, установлена аналогия в строении расплавов германатных и боратных систем с силикатными расплавами.

Для вулканических стекол дацитового и риолитового состава на основе спектроскопического изучения соотношения OH/Н₂O в обсидианах и стеклах, экспериментально полученных из водосодержащих расплавов, установлено отношение первичной (магматической) и вторичной воды в перлитовом сырье. Показано, что вторичная гидратация природных и экспериментальных образцов стекла при относительно низких температурах приводит к увеличению содержания воды только в молекулярной форме.

Методами мессбауэровской микроспектроскопии показано, что метод восстановления функций распределения мессбауэровских параметров железа в океанических базальтовых стеклах позволяет выявлять структурные особенности этих существенно неоднородных объектов. Впервые зарегистрированы и интерпретированы локальные ИК спектры и спектры комбинационного рассеяния света фенокристаллов и вариолей в базальтовых стеклах.

В лаборатории проводились работы, направленные на характеристику кварцевого сырья и получение особо чистого кварцевого стекла. На основании выполненных исследований кварца основных месторождений Южного и Среднего Урала, развития методов получения кварцевых концентратов и разработки современных установок наплава кварцевого стекла создана экспериментально-методическая база для развития технологии синтеза особо чистого и легированного кварцевого стекла для микроэлектроники и волоконной оптики (Диплом III Юбилейной Урало-Сибирской научно-промышленной выставки, июнь 2007 г.). За разработку технологии синтеза особо чистого кварцевого стекла КС-4В сотрудники лаборатории И.И. Черемисин и С.А. Попов были удостоены в 2002 г. премии Правительства РФ в области науки и техники.

Лаборатория экспериментальной минералогии оснащена такими аналитическими приборами как инфракрасный Фурье-спектрометр NEXUS-870 с ИК-микроскопом Continuum, рамановский спектрометр-микрозонд Lab Ram с микроскопом Olympus, рамановский спектрометр ДФС-24 с импульсным лазером DPSSOnda 532nmPluslaser, люминесцентный спектрометр на базе монохроматоров МДР-41, катодолюминесцентный спектрометр КЛАВИ-Р, оптический спектрометр СФ-56.

Лаборатория с 2009 до 2013 г. несколько раз выступала в качестве организатора Всероссийской научной конференции с международным участием «Минералы: строение, свойства, методы исследования». Научные исследования лаборатории многократно поддержаны грантами РНФ, РФФИ (федеральные и региональные конкурсы), Программами фундаментальных исследований Президиума и Отделения наук о Земле РАН, Минобрнауки РФ, Программой «Университеты России» и ФЦП «Интеграция».

Общая численность сотрудников лаборатории составляет 12 человек, из них два доктора и шесть кандидатов наук.В настоящее время научные сотрудники лаборатории выполняют исследования в рамках госбюджетной темы «Физико-химические проблемы синтеза, исследования, обработки и применения многокомпонентных стеклосодержащих функциональных материалов».