ИСТИНА

Цель проекта заключается в построении научно обоснованной системы взаимосвязей между химическим составом, структурой и физическими свойствами ряда минералов и минералоподобных синтетических кристаллов с перспективными для применений свойствами. Постановка задачи в общем виде возможна благодаря законам симметрии, общим для свойств и структуры кристаллов. Актуальность и значимость исследования определена необходимостью решения научной задачи разработки новых материалов, обозначенной в «Стратегии научно-технологического развития Российской Федерации» (Указ Президента РФ №642 от 01.12.2016 г.). Междисциплинарность исследования требует взаимодействия специалистов в области структурной минералогии, химии и кристаллографии, физики твердого тела, материаловедения, прикладной математики. Объектами исследования будут (1) несколько минералов с функциональными свойствами; (2) оксимолибдаты со структурой на основе флюорита, обладающие ионопроводящими и сегнетоэлектрическими свойствами; (3) додекабориды редкоземельных элементов (РЗЭ) со структурой, производной от NaCl, и уникальным многообразием свойств, в том числе электрических и магнитных, зависимых от сорта РЗЭ и внешних условий; (4) железо-алюминиевые РЗЭ бораты со структурой хантита с ферроэлектрическими и магнитными свойствами. Привлечение специалистов разного профиля обеспечивает комплексный подход к решению общей задачи с учетом не только кристаллохимии и физики самих кристаллов, но и аппаратно-методических особенностей эксперимента. Ожидаемые результаты по каждой группе кристаллов: точные знания о составе и структуре кристаллов; корреляция между изменениями структурных параметров под влиянием температуры или других факторов и проявлениями физических свойств; механизмы влияния атомного строения на свойства. Полученные фундаментальные знания станут научной основой для прикладных исследований, ориентированных на создание материалов с заданными свойствами.

The purpose of the project lies in the construction of a science-based interrelation system between chemical composition, crystal structure and physical properties of some minerals and mineral-like synthetic crystals whose properties are perspective for applications. Such a general statement of the problem is possible owing to the symmetry laws, which are common both for crystal structures and properties. The actuality and significance of the study are determined by a necessity to solve a scientific problem of the creation of new materials, which is posed in “The strategy of scientific and technological development of Russian Federation” (The decree of the President of the Russian Federation No 642 of 01.12.2016). This interdisciplinary research supposes an interaction of specialists in the fields of structural mineralogy, chemistry and crystallography, solid state physics, materials technology, applied mathematics. The objects of research will be (1) several minerals with functional properties; (2) oxymolybdates with the fluorite-based structure, which possess ionic conductivity and ferroelectric properties; (3) dodecaborides of rare-earth elements (RRE) having the derivative of NaCl structure, which reveal a unique variety of physical properties, electrical and magnetic ones in this number, depending on RRE and environmental conditions; (4) ferrum-aluminium RRE borates with the structure of huntite, which possess ferroelectric and magnetic properties. The involvement of the specialists of various types guarantees a comprehensive approach to the solution of the common task taking into account not only the crystal chemistry and crystal physics but also the device- and method-dependent features of the experimental data collection. Expected results for each group of the crystals are: exact knowledge of chemical composition and crystal structure of the compounds studied; the correlation between changes of the structural parameters and physical properties under the influence of temperature and other factors; the influence mechanisms of the atomic structure on the properties. Obtained fundamental knowledge will be a scientific basis for applied studies oriented on the creation of materials with controlled properties.