Раскрыт механизм тепловой стабильности минерала из «компаса викингов»

МОСКВА, 10 января. /ТАСС/. Британские и китайские исследователи выяснили, что минерал кордиерит, который в прошлом использовали викинги для создания своеобразных световых "компасов", необычно слабо реагирует на перемены в температуре окружающей среды из-за сложных взаимодействий между несколькими наборами колебаний в его кристаллах, которые сжимают и растягивают их. Об этом сообщила пресс-служба Лондонского университета королевы Марии (QMUL).

"Проведенные нами расчеты показывают, что аномальная реакция кордиерита на нагрев или охлаждение связана с неожиданными взаимодействиями между вибрациями атомов и эластичностью кристаллической решетки. Открытый нами механизм объясняет то, почему кордиерит слегка расширяется по двум осям и сжимается по третьей оси. Это крайне необычный феномен, который ставит под сомнение общепринятые представления в этой области науки", - пояснил профессор QMUL Мартин Дав, чьи слова приводит пресс-служба вуза.

Минерал кордиерит представляет собой сложно устроенный алюмосиликат магния и железа, который необычным образом взаимодействует со светом и теплом. Первое его свойство использовали скандинавские мореплаватели для определения положения Солнца на небе в пасмурную погоду, из-за чего его часто называют "компасом викингов", а вторая характеристика активно используется при изготовлении жаропрочной керамики, катализаторов и камней для печения пиццы.

Последнее связано с тем, что кордиерит очень слабо расширяется и сжимается под действием колебаний температур, что защищает его от появления трещин и прочих механических дефектов, которые часто возникают при резком нагреве или охлаждении других минералов. Физиков давно интересует то, что обуславливает это необычное свойство "компаса викингов" и как можно воспроизвести его в других материалах.

Для получения подобных сведений профессор Дав и его коллеги подготовили компьютерную модель кристаллов кордиерита и просчитали то, как меняется расположение атомов внутри них, а также характер их взаимодействия друг с другом, при температуре от абсолютного нуля до 1000 градусов Кельвина. Эти расчеты указали на наличие в кристаллах "компаса викингов" нескольких наборов колебаний, часть которых "растягивает" минерал при нагреве, тогда как другие заставляют его атомы сближаться друг с другом.

По словам исследователей, в этом отношении кордиерит сильно отличается как от всех "обычных" минералов, быстро расширяющихся при нагреве, так и от прочих веществ с аномальными тепловыми свойствами, таких как гексоцианокобальтат серебра, которые сжимаются при повышении температуры среды. Понимание уникальных свойств кордиерита, как надеются профессор Дав и его коллеги, приблизит человечество к созданию природоподобных материалов со схожими тепловыми свойствами и другими характеристиками.