ИКД
5013 Информационная
карта диссертации
04 кандидатская
05 докторская
5418 Исходящий номер.
дата.
 
5715 Язык
диссертации
 русский
5715 Инвентарный
номер
 
5409 Дата защиты
 21 марта 2008 года
6444 Шифр научной
специальности
 25.00.05
7425 На соискание
степени
 кгмн
2061 Предствлено к защите:
61 Рукопись, в т.ч. научный доклад
52 Монография
43 Учебник
6147 Фамилия, Имя, Отчество соискателя
Моченова Наталья Николаевна
Фамилия, инициалы
Ученая степень
Шифр научной специальности
6156 Научные руководители
Димитрова О. В

6165 Официальные оппоненты
Рыженко Б. Н
Шванский П. П

6255
дгмн

4662
дхн
кгмн

6453

4626

5733 Кол‑во томов
5742 Кол‑во стр.

Номер тома
Кол‑во стр.

5751 Приложений
5787 Источников

5778 Таблиц
5760 Иллюстраций

Сведения об организации, в совете которой проходила защита
2457 Код ОКПО

2934 Телефон

2394 Телефакс

2754 Город

1332 Сокращенное наименование министерства (ведомства)

7452 Шифр совета

2151 Полное наименование организации
Диссертационный совет Д 501.002.06
2358 Сокращенное наименование организации

2403 Код ВНТИЦ

2655 Адрес организации (индекс, республика, область, город, улица, дом)
Геологический факультет МГУ
Сведения об организации, в которой работает соискатль
2988 Телефон

3087 Телефакс

2781 Город

2187 Наименование организации

2385 Сокращенное наименование организации

2682 Адрес организации (индекс, республика, область, город, улица, дом)

9045 Наименование диссертации
Гидротермальный синтез  пента‑ и  гексаборатов двух‑ и трехвалентных металлов
9117 Реферат
Объект исследования и цель работы. Методы исследования и аппаратура. Теоретические и практические результаты и их новизна. Степень и эффективность внедрения. Область применения.
Актуальность работы  
 
Бораты  один из распространенных классов минералов, формирование которых происходит на всех этапах геологических процессов. Наиболее многообразны по своему строению и составу  
боратные соединения, соответствующие среднетемпературному интервалу минералообразования (50250oС). В связи с этим наибольший интерес представляет исследование их кристаллизации  
именно в данной температурной области.  
 
Гидротермальный метод позволяет создавать условия, приближенные по температурам, давлениям и составу растворов к генезису среднетемпературных боратов, и получать как уже известные,  
так и новые соединения, в том числе являющиеся искусственными аналогами минералов и обладающие перспективными для использования физическими свойствами. Кроме того, изучение  
кристаллизации боратов в гидротермальных условиях дает возможность рассмотреть проблемы природного и искусственного кристаллогенезиса соединений данного класса.  
 
Присутствие минерализаторов делает систему многокомпонентной, что значительно увеличивает объем исследований по выявлению областей монофазной кристаллизации при изучении фазообразования  
отдельных участков фазовых диаграмм. Эффективнее проводить синтез боратов из поликомпонентных растворов, опираясь на генетическую связь условия синтеза  тип структуры и  
экспериментально установленные закономерности кристаллизации. Решению практически важной задачи, синтеза боратных соединений в виде кристаллов заданной формы, способствует  
привлечение данных, полученных при помощи современных компьютерных методов моделирования, таких как термодинамическое моделирование эксперимента и расчет поверхностной энергии  
граней кристаллов. Совокупное использование этих результатов направлено на установление оптимальных параметров синтеза боратов двух‑ и трехвалентных катионов с определенным  
борокислородным радикалом и выяснение влияния минерализаторов на изменение габитуса монокристаллов.  
 
Цель работы  синтез соединений в многокомпонентных боратных гидротермальных системах с применением установленных структурно‑генетических закономерностей кристаллообразования  
и расчетных данных термодинамического моделирования полей кристаллизации фаз и компьютерного моделирования поверхностей граней кристаллов.  
 
При этом решались следующие конкретные задачи:  
Экспериментальное изучение влияния каждого из следующих параметров: температура, давление, концентрация и состав минерализаторов, на кристаллизацию боратных соединений из  
поликомпонентных растворов и выявление связи условия синтеза  тип структуры.  
Определение области образования соединений в многокомпонентных гидротермальных системах на основе данных экспериментов и термодинамического моделирования полей кристаллизации  
фаз на примере Pb2[B5O9]Br, являющегося в научном и прикладном плане наиболее интересным синтетическим членом в структурном семействе минерала хильгардита.  
Выяснение влияния катионов в составе минерализаторов на формирование габитуса кристалла с использованием данных компьютерного моделирования поверхностей граней на примере  
кристаллов Pb2[B5O9]Br для нелинейно‑оптических применений.  
 
Научная новизна темы:  
 
1. Для синтеза практически важных кристаллов Pb2[B5O9]Br в боратных многокомпонентных гидротермальных системах впервые использован комплекс данных, включающий установленные  
закономерности кристаллообразования, результаты термодинамического моделирования полей кристаллизации фаз и компьютерного моделирования поверхностей граней кристаллов.  
 
2. Охарактеризовано влияние каждого из физико‑химических факторов (состав и концентрация минерализаторов, рН, Т и Р) на формирование соединений с конкретными борокислородными  
радикалами в Ca‑, Sr‑, Ba‑, Pb‑, TR‑, Cu‑, Mn‑боратных многокомпонентных системах.  
 
3. На основе термодинамического расчета установлены области кристаллизации фазы Pb2[B5O9]Br и впервые оценено влияние щелочного катиона в составе минерализатора на морфологию  
кристалла Pb2[B5O9]Br при помощи данных компьютерного моделирования поверхностей граней.  
 
4. Синтезировано более 25 кристаллических фаз, из них 13  новые соединения.  
 
Практическая значимость:  
 
1. Установлены физико‑химические параметры гидротермального синтеза пентаборатов и гексаборатов Са, Sr, Ba, Pb и TR‑элементов, часть из которых обладает перспективными физическими  
свойствами.  
 
2. С применением данных термодинамического моделирования эксперимента показана возможность оптимизации условий кристаллизации Pb2[B5O9]Br и получены монокристаллы с габитусом,  
отвечающим их использованию для генерации второй оптической гармоники.  
 
3. Оценено влияние щелочного катиона в составе минерализатора на изменение габитуса кристаллов Pb2[B5O9]Br на основе результатов экспериментов и данных, полученных при помощи  
компьютерного моделирования поверхностей граней кристаллов.  
 
4. Структурные данные новых соединений использованы для пополнения международных баз рентгенографических данных ICSD и ICDD.  
 
Основные защищаемые положения  
 
1. На основе закономерностей кристаллизации боратов, установленных при изучении влияния физико‑химических факторов на формирование структурного типа боратов в многокомпонентных  
гидротермальных системах, синтезировано более 25 кристаллических фаз, из которых 13  новые соединения. Среди полученных боратов 11 являются аналогами минералов или имеют  
элементы их структуры.  
 
2. Экспериментальные данные об условиях образования пента‑ и гексаборатных радикалов при кристаллизации Са‑боратов дают возможность подобрать физико‑химические параметры (состав  
и концентрация минерализаторов, температура  250360oС и давление  60‑100 атм) синтеза пентаборатов и гексаборатов Sr, Ba, Pb и TR‑элементов, часть из которых обладает ценными  
физическими свойствами.  
 
3. По результатам синтетических экспериментов и данным термодинамического моделирования эксперимента в системе PbCO3‑KBr‑B2O3‑H2O установлены области кристаллизации соединения  
Pb2[B5O9]Br из семейства хильгардита, оптимизированные для его получения как монофазного продукта.  
 
4. Сопоставление результатов синтеза Pb2[B5O9]Br из поликомпонентных растворов с данными компьютерного моделирования поверхностей граней образующихся монокристаллов позволило  
установить влияние щелочного катиона Na+ или K+ и концентрации минерализаторов на изменение габитуса кристаллов от короткостолбчатого до удлиненно‑призматического или уплощенно‑призматического.  
 
Фактический материал и методы исследования  
 
Синтез кристаллов проводился в лаборатории гидротермального синтеза кристаллов кафедры кристаллографии и кристаллохимии геологического факультета МГУ им. М.В.Ломоносова. Рентгенофазовые,  
ренгеноструктурные и ИК‑спектроскопические исследования полученных соединений проведены сотрудниками кафедры кристаллографии и кристаллохимии (Е.Л.Белоконева, О.В.Якубович,  
Н.А.Ямнова  РСА, В.С.Куражковская ‑ ИКС), термодинамические свойства Pb2[B5O9]Br определялись на кафедре минералогии (И.А. Киселева, Л.П. Огородова), термодинамический расчет  
областей кристаллизации фаз проводился на кафедре геохимии геологического факультета МГУ (А.Ю. Бычков). Изменения физических свойств проводились на физическом (Н.Д. Гаврилова)  
и химическом (С.Ю. Стефанович) факультетах МГУ. Компьютерное моделирование поверхностей граней кристалла Pb2[B5O9]Br проводилось сотрудниками университета г. Бата, Англия  
(S.C.Parker). Измерения теплоемкости проведено в университете г.Киль, Германия (C.A.Geiger).  
 
Вклад автора заключался в постановке задачи, отыскании условий получения пента‑ и гексаборатов в гидротермальных растворах, проведении опытов по синтезу кристаллов, анализе  
и обработке экспериментальных результатов, их интерпретации.  
 
Апробация работы  
 
По результатам исследования опубликовано 14 статей. Материалы, изложенные в диссертации, представлялись на V Международном симпозиуме Минералогические музеи ‑ С.‑Петербург,  
2005, Международной конференции Ломоносов, 2006 ‑ Москва, 2006, Международной научной конференции Федоровская сессия 2006 ‑ С.Петербург, 2006, Ежегодном семинаре по экспериментальной  
минералогии, петрологии и геохимии  Москва, 2006, IV Национальной кристаллографической конференции  Черноголовка, 2006, III Межвузовой конференции Молодые  наукам о Земле  
‑ Москва, 2006, Ежегодном семинаре по экспериментальной минералогии, петрологии и геохимии  Москва, 2007, II Международной конференции Кристаллогенезис и минералогия   
С. Петербург , 2007.  
 
Объем и структура диссертации  
 
Работа состоит из введения, 7 глав и выводов. Общий объем  81 страница, включая 8 таблиц, 21 рисунков, список литературы и приложение.  
 
Благодарности  
 
Работа выполнена на кафедре кристаллографии и кристаллохимии геологического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова в соответствии с планами научно‑исследовательских работ при  
поддержке Российского фонда фундаментальных исследований.  
 
Автор выражает благодарность своему научному руководителю д.г.‑м. наук О.В. Димитровой за внимательное руководство и помощь на всех этапах выполнения работы, а также благодарит  
д.х.н., профессора Е.Л. Белоконеву, д.г.‑м.н. О.В. Якубович, к.г.‑м.н. Н.А. Ямнову, д.г.‑м.н. И.А. Киселеву, к.х.н. Л.П. Огородову, к.г.‑м.н. А.Ю. Бычкова, профессора С. Паркера,  
к г.‑м. н. Н.Н. Еремина, к.г.‑м.н. В.С. Куражковскую, д.ф.‑м.н. С.Ю. Стефановича, д.г.‑м.н. Л.Я. Арановича, к.г.‑м.н Г.И. Дорохову, д.х.н., профессора Н.И. Леонюка и других  
сотрудников геологического, химического и физического факультетов МГУ, химического факультета университета г. Бат и университета г. Киль за проведенные исследования, помощь  
и содействие в работе.
5436
Фамилия, инициалы
Должность
Уч. степень
Подпись МП
Руководитель организации
6111 
6311 
6210   кархн

Председатель
диссертационного совета
6264 
6320 
6462   кархн

5634 Индексы УДК
7434 Дата
7506 Входящий номер

5616 Коды тематических рубрик

5643 Ключевое слово