Перовскит
| Перовскит | |
|---|---|
 Кристалл дизаналита (перовскит с примесями Nb, Ce, Fe) | |
| Формула | CaTiO3 |
| Физические свойства | |
| Цвет | Чёрный, красновато-коричневый, бледно-жёлтый, оранжевый |
| Цвет черты | Сероватая |
| Блеск | Металлический |
| Твёрдость | 5,5 |
| Излом | Раковистый |
| Плотность | 4 г/см³ |
| Кристаллографические свойства | |
| Сингония | Орторомбическая |
Перовски́т — сравнительно редкий для поверхности Земли минерал, титанат кальция. Эмпирическая формула: CaTiO3. Назван в честь русского графа Л. А. Перовского[1].
Характеристика
Кристаллы перовскита имеют кубическую (псевдокубическую) форму, грани кубов иссечены короткими штрихами, параллельными рёбрам. Нередко кристаллы спаяны по граням кубов. В зависимости от примесей имеет разнообразный цвет:
- большей частью тёмный — серовато-чёрный, железо-чёрный, красновато-бурый;
- реже светлый — гиацинтово-красный, померанцево- и медово-жёлтый. Перовскит светлых цветов прозрачен.
Твёрдость по минералогической шкале: 5,5—6, плотность: 3,97—4,0 г/см3. Кальций может замещаться на Ce, Ti на Nb и Та, могут быть и другие примеси, что приводит к образованию кнопита, дизаналита и лопарита.
Месторождения
Перовскит был обнаружен в 1839 году в Уральских горах Густавом Розе и был назван им в честь русского государственного деятеля графа Л. А. Перовского, который был коллекционером минералов.
Перовскит встречается преимущественно в тальковых и хлоритовых сланцах. В микроскопическом виде найден также в породах вулканического происхождения (в мелилитовом базальте, базальтовой лаве). Месторождения на Урале, в Тироле (Австрия), а также в Швейцарии и Финляндии.
Применение
Перовскит — источник титана, ниобия и ряда других элементов. Он весьма известен также благодаря своей кристаллической структуре. Атомы титана в перовските расположены в узлах слабо искажённой кубической решётки. В центрах псевдокубов располагаются атомы кальция. Атомы кислорода образуют вокруг атомов титана практически правильные октаэдры, которые немного развёрнуты и наклонены относительно идеальных положений. Среди соединений, имеющих структуру перовскита, оксиды, галогениды, интерметаллиды. Структурой перовскита (или производной от него) обладают высокотемпературные сверхпроводники, ионные проводники, а также многие магнитные и сегнетоэлектрические материалы.
Журнал «Science» включил перовскит в топ-10 прорывов 2013 года, подразумевая возможность использования его в солнечной энергетике[2].
Структурно сходные соединения
Общепринята точка зрения, что нижняя мантия Земли (слой между глубинами 660 км и 2791 км) состоит на 75—80 % из (Mg,Fe)SiO3 перовскитоподобной фазы, на 5—10 % из CaSiO3 и на 10—15 % из магниевого вюстита, и, следовательно, MgSiO3 составляет около половины общего объёма нашей планеты[3].
Структурно подобные перовскиту комплексные полимерные галогениды висмута и сурьмы, разработанные российскими учёными из Института неорганической химии имени А. В. Николаева СО РАН, Института проблем химической физики РАН и аффилированные Сколково, могут стать общим принципом построения полупроводников для будущих перспективных солнечных батарей. Данное исследование позволило получить солнечную батарею с рекордными для галогенидов сурьмы и висмута коэффициентами преобразования света в электричество[4][5][6][7][8][9]. В отличие, например, от рассмотренного китайскими исследователями в 2018 году перовксито-подобного материала[10], данный полупроводник не содержит токсичного свинца.
Примечания
- ↑ Р. С. Митчелл. Названия минералов. Что они означают? = Mineral names. What do they mean? / Пер с англ. канд. геол.-мин. наук В. И. Кудряшовой. — М.: Мир, 1982. — С. 179. — 30 000 экз.
- ↑ Coontz, Robert. Science's Top 10 Breakthroughs of 2013 (англ.), Science (19 December 2013). Дата обращения 15 мая 2014.
- ↑ Ringwood (1991); Ono, Oganov (2005).
- ↑ Pavel A. Troshin, Vladimir P. Fedin, Maxim N. Sokolov, Keith J. Stevenson, Nadezhda N. Dremova. Polymeric iodobismuthates {[Bi3I10} and {[BiI4]} with N-heterocyclic cations: promising perovskite-like photoactive materials for electronic devices] (англ.) // Journal of Materials Chemistry A. — 2019-03-12. — Vol. 7, iss. 11. — P. 5957–5966. — ISSN 2050-7496. — doi:10.1039/C8TA09204D.
- ↑ Софья Алимова. Российские ученые разработали новый материал для солнечных батарей. Народные Новости России. Дата обращения: 14 мая 2019.
- ↑ В России разработали новый полупроводник для солнечных батарей. Он не токсичный и очень эффективный!. Хайтек. Дата обращения: 14 мая 2019.
- ↑ В России создали новый полупроводниковый материал для солнечных батарей. ТАСС. Дата обращения: 14 мая 2019.
- ↑ Ученые Сколтеха разработали новые полупроводниковые материалы для электроники. naked-science.ru. Дата обращения: 14 мая 2019.
- ↑ Перовскитные батареи довели почти до идеала с помощью квантовых точек // Популярная механика, 21.01.2022
- ↑ Wang Yi-Chuen, Lee Ai-Hsuan, Chen Chiing-Chang. Perovskite-like photocatalyst, PbBiO2Br/PbO/g-C3N4: Synthesis, characterization, and visible-light-driven photocatalytic activity (англ.) // Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers. — 2018. — December (vol. 93). — P. 315—328. — ISSN 1876-1070. — doi:10.1016/j.jtice.2018.07.037.
Ссылки
- Перовскит в энциклопедии GeoWiki (рус.)
- Перовскит в справочнике «Минералы России»
- Перовскит в базе webmineral.com (англ.)
- Ringwood, A. E. «Phase transformations and their bearing on the constitution and dynamics of the mantle» (англ.)
- Oganov, A. R., Brodholt, J. P., Price, G. D. «The elastic constants of MgSiO3 perovskite at pressures and temperatures of the Earth’s mantle» (англ.).
- Ono S., Oganov, A. R. «In situ observations of phase transition between perovskite and CaIrO3-type phase in MgSiO3 and pyrolitic mantle composition.» (англ.).
 | В статье есть список источников, но не хватает сносок. |
