Ученые из Монреаля (Университет Макгилла), Москвы (МГУ) и Санкт-Петербурга (СПбГУ) обнаружили, что минералы жемчужниковит и степановит, найденные в угольных шахтах Якутии, обладают структурой, присущей искусственным наноструктурным высокопористым металлорганическим полимерам (metal-organic frameworks, MOF). Отчет от открытии опубликован в Science Advances, популярно о нем рассказывает РИА Новости.

Степановит был найден в 1942 году геологом П.И. Глушинским в буроугольном месторождении Тыллах в устье реки Лена (Якутия). Позже, в 1956 году им же был найден жемчужниковит в угольном месторождении Чай-Тумус на реке Лена (Якутия). Оба минерала представляли собой узкие зеленые прозрачные прожилки или кристаллы, похожие на стекло. Эти включения находили только в пластах угля или горных породах, пропитанных уксусной кислотой - как отмечается в сообщении, такое возможно только в условиях вечной мерзлоты. Кристаллическая структура минералов не была описана, но советские ученые определили, что минералы состоят из натрия, железа, магния, алюминия, органических кислот-оксалатов и воды. Пытаясь определить структуру минерала, ученые применили метод порошковой рентгеновской дифракции и описали то, как рентгеновские лучи отражаются от поверхности.

Описание, опубликованное в одном из каталогов минералов, выпускаемых в Канаде, натолкнула канадских ученых на мысль, что эти минералы имеют сходство с металлорганическими каркасными полимерами - синтетическим пористыми материалом, похожие на трехмерные пчелиные соты. Эти материалы обладают высокой прочностью и способностью абсорбировать газ, поэтому их применяют для создания фильтров. Также разрабатываются идеи создавать на их основе системы хранения газа, в том числе для метановых и водородных двигателей будущего. 

Канадские ученые обратились за помощью к российским коллегам - Игорю Пекову из МГУ им. М.В. Ломоносова и Сергею Кривовичеву из Санкт-Петербургского государственного университета. Получив образцы редких минералов, международная группа ученых, используя современные методы исследования, обнаружила, что жемчужниковит и степановит действительно можно считать природными аналогами металлорганических полимеров. Как показало исследование, ячеистая структура этих минералов представляет собой сплетенные в «соты» и «снежинки» углеродные нити. В центре этих структур находятся ионы металлов, соединенные с ионами воды, что, к сожалению, делает их непригодными в промышленных целях, так как ионы не дают природным минералам впитывать природный газ.



«Это открытие полностью переворачивает наши представления о том, что эти популярные в химии материалы являются "чистой" синтетикой, изобретением человека. Их открытие говорит о том, что в природе могут существовать еще более крупные запасы МОК. Если бы первооткрыватели жемчужниковита могли определить его структуру, наука прыгнула бы на 30 лет вперед», — цитируются в сообщении слова Томислава Фришчиса (Tomislav Friscic) из университета Макгилла (Канада).

В дальнейшем ученые планируют продолжить исследование, в том числе и в области поисков других минералов со сходной структурой, которые, являясь природными образованиями, могли бы использоваться для хранения газов, как их синтетические «собратья».