Опыт оказался успешным и экономичным, и на его основе была выпущена методическая брошюра «Пора очищать Арктику». Технология пошла в тираж и применяется на других площадках «Северстали», а брошюру можно абсолютно бесплатно скачать на сайте Проектного офиса развития Арктики https://porarctic.ru/upload/pora-ochihat-arktiku.pdf.
Полное покрытие отстойников «зеленым щитом» планируется завершить к 2037 году. А уже этой осенью наши специалисты вернутся на комбинат для ремонта фитомодулей и нового этапа отбора проб.

В повседневном языке слово «дефект» почти всегда означает недостаток. Но если речь идет о кристаллической решетке, то дефект – это нарушение ее идеальной структуры. Структурные дефекты могут делать материал менее прочным и менее предсказуемым, но все может быть и наоборот – дефекты могут существенно усиливать прочностные и многие другие свойства материала. В настоящее время, в связи с развитием наноматериалов, неупорядоченность в атомной структуре становится важным инструментом и способна придавать материалу новые полезные свойства. Эта идея лежит в основе исследования, выполненного коллективом МФТИ МФТИ, НИЯУ МИФИ и XPANCEO вместе с коллегами из ЮЗГУ, ПНИПУ и Института химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева Кольского научного центра РАН - статья о нем опубликована в журнале Applied Surface Science https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0169433226005490.
Авторы работы изучили, как можно изменить свойства наночастиц ниобата лития за счет контролируемого создания дефектов в их структуре. Речь идет о целенаправленном механохимическом воздействии.

Ниобат лития хорошо известен как функциональный материал с рядом уникальных электрооптических и нелинейно-оптических свойств. Его широко используют в фотонике, оптике и другой электронной техники. Однако в исходном состоянии его поверхность относительно инертна, что ограничивает возможности применения этого соединения в качестве активного материала для очистки воды от синтетических красителей. Исследователи показали, что ситуацию можно изменить, если перевести часть атомной структуры в особое дефектное состояние.

В ходе эксперимента порошок ниобата лития подвергался высокоэнергетическому измельчению в водной среде от двух до восьми часов. Такой процесс со стороны выглядит, как способ уменьшение размера частиц. И действительно их размер снижался примерно с 42 до 29 нанометров. Но основные исследуемые эффекты проявлялись на уровне структуры материала. На поверхности и внутри кристаллической решетки возникали вакансии на местах атомов лития, кислородные дефекты и особые центры ниобия, способные активно взаимодействовать с молекулами загрязнителей. Для проверки сорбционных свойств материала авторы использовали метиленовый синий. Это органический краситель, который часто применяется в лабораторных исследованиях как модельный загрязнитель водной среды. Такие вещества устойчивы, плохо разлагаются естественным путем и могут создавать экологические риски при попадании в сточные воды. Поэтому поиск материалов, которые способны эффективно связывать и удалять синтетические красители, остается важным направлением прикладной химии.

Ключевой результат работы состоит в том, что дефектный ниобат лития стал значительно эффективнее удерживать молекулы красителя. После восьми часов механохимической обработки максимальная сорбционная емкость материала выросла примерно в 25 раз и достигла около 100 мг/г. При этом эффективность удаления метиленового синего составила почти 97 %. Такой рост нельзя объяснить только увеличением площади поверхности из-за уменьшения частиц. Основная причина заключается в изменении химической природы поверхности.

Особенно интересен выявленный авторами парадокс. Поверхность обработанного ниобата лития имеет выраженный отрицательный заряд. С точки зрения простой электростатической модели это должно способствовать притяжению положительно заряженных молекул красителя. Однако эксперимент показал, что простого электростатического объяснения недостаточно. Реальная картина оказалась сложнее: решающую роль стали играть дефекты, создающие активные центры связывания. Такие центры позволяют молекулам красителя не просто притягиваться к поверхности, а вступать с ней в более прочное химическое взаимодействие.

Иначе говоря, обработка материала переводит процесс из режима слабого физического удерживания в режим хемосорбции. При хемосорбции молекула загрязнителя связывается с поверхностью значительно прочнее, поскольку взаимодействие имеет химическую природу.

В данном случае важную роль играют координационно ненасыщенные центры Nb5+, которые возникают вследствие дефицита лития и образования кислородных вакансий. Эти центры работают как своеобразные «якоря» для молекул красителя.

Исследование показало также, что созданные дефекты влияют не только на способность материала очищать воду, но и на его оптические свойства. Ширина запрещенной зоны увеличивалась до 4,13 эВ. Это указывает на возможность тонкой настройки электронного строения материала за счет механохимической обработки. Таким образом, один и тот же подход позволяет одновременно влиять на сорбционные и оптические характеристики ниобата лития.

Полученные результаты важны не только для разработки новых сорбентов, способных эффективно удалять из воды синтетические красители. Работа демонстрирует, что дефекты в материале можно рассматривать как элемент проектирования. За счет контролируемого изменения структуры можно создавать материалы, которые обладают высокой устойчивостью в водной среде, избирательно взаимодействуют с загрязнителями и имеют настраиваемые электронные характеристики.

Для прикладных экологических задач такой подход особенно перспективен. Очистка сточных вод от устойчивых органических красителей остается сложной задачей, поскольку многие традиционные методы либо недостаточно эффективны, либо переводят загрязнитель из одной фазы в другую, создавая проблему дальнейшей утилизации осадка. Новые материалы открывают возможность более адресного воздействия на загрязняющие вещества, когда поверхность сорбента заранее «настраивается» под определенный тип молекул.

Важен не только состав вещества, но и то, как устроена его поверхность на атомном уровне. Дефект становится не «ошибкой» кристаллической структуры, а функциональным элементом, который можно использовать для создания материалов нового поколения.

1-s2 - Синтез и характеристика наночастиц LiNbO3. (a) Схема механохимического синтеза. (b) Типичная рентгенограмма (образец, измельченный в течение 2 ч), подтверждающая фазу R3c LiNbO3. (c) Изображение TEM наночастиц, измельченных в течение 8 ч, с гистограммой распределения размеров (вставка). Масштабная линейка: 100 нм. (d) Изображение HRTEM, показывающее межплоскостное расстояние (012) (3,75 Å) и соответствующую дифракционную картину SAED (вставка). Масштабные линейки: 10 нм (HRTEM), 5 1/нм (SAED).

Эволюция оптических свойств и зонной структуры. (а) Спектры поглощения в УФ-видимой области, демонстрирующие систематический сдвиг края поглощения в синюю сторону. (б) Графики Таука, предполагающие прямые разрешенные переходы (n = 2), показывающие зависимость ( αhν ) ² от энергии фотона ( hν ). Линии указывают на области линейной аппроксимации, экстраполированные к оси энергии для определения ширины запрещенной зоны, что свидетельствует о значительном расширении оптической запрещенной зоны.

Характеристики адсорбции и поверхностного заряда. (а) Изотермы адсорбции метиленового синего (МБ) на наночастицах LiNbO3, обработанных в течение различного времени. (б) Распределение дзета-потенциала, указывающее на стабильные отрицательные поверхностные заряды. (в) Аппроксимация данных адсорбции образца после 8 часов с помощью моделей Лангмюра, Фройндлиха и Темкина. (г) Сравнительные изотермы адсорбции Лангмюра для различных красителей (МБ, CV, R6G, MO) на образце после 8 часов, демонстрирующие селективность по отношению к катионным красителям.

Механистический переход от электростатического притяжения к хемосорбции, опосредованной дефектами. (Слева) Начальная стадия, на которой преобладают слабые электростатические силы на исходной поверхности. (Справа) Поверхность, «сконструированная с помощью дефектов», содержащая участки с дефицитом лития и кислородные вакансии, которые обнажают реактивные центры Nb⁵⁺. Эти дефекты служат высокоаффинными ловушками для молекул красителя, обеспечивая высокоэффективную хемосорбцию, преодолевающую электростатические ограничения.

Мы уже писали о том, что генеральный директор Кольского научного центра РАН, академик Сергей Кривовичев выступил в программе "Время науки" на Радио Комсомольская правда.
Если вы лучше воспринимаете информацию не на слух, а "глазами", то вам понравится расшифровка этой беседы, выложенная на сайте "Комсомолки". В разговоре участвуют академик РАН Александр Сергеев, радиожурналист Мария Баченина и Сергей Кривовичев.
Могут ли минералы рассказать, обитаемы ли планеты других миров? Узнаете по ссылке https://www.kp.ru/daily/277786/5255119/.

Научный город за Полярным кругом. Улица Козлова и проспект Сидоренко https://www.ksc.ru/press-sluzhba/projects/science-city/.

Продолжаем рассказ об апатитских улицах, которые носят названия в честь ученых Кольского филиала Академии наук, а нынче Кольского научного центра РАН.
Улица Козлова – бывшая улица Западная – была переименована в 1974 году в честь доктора геолого-минералогических наук Евгения Константиновича Козлова, который сменил Александра Сидоренко на посту председателя президиума Кольского филиала Академии наук СССР в 1961 году.
Евгений Константинович Козлов – крупный ученый в области петрологии основных и ультраосновных пород, фронтовик, человек неординарный, оставивших огромный след в Заполярной науке в целом и в памяти коллег в частности.
Евгений Козлов родился 1 декабря 1918 году в Твери, в семье рабочих. Десятиклассником сумел экстерном сдать экзамены на аттестат зрелости и поступить на математический факультет Ленинградского государственного университета, затем перевелся на геолого-почвенный факультет и стал одним из лучших студентов университета, с отличием окончил его в марте 1941 года, получил диплом по специальности «Геохимия, минералогия» и направление на работу на Кольскую Базу АН СССР в качестве младшего научного сотрудника.
С первых дней войны он на фронте, а после демобилизации в марте 1946 года Евгений Козлов поступил в аспирантуру при кафедре петрографии ЛГУ, окончил ее в 1948 году и через год защитил диссертацию на тему «Петрология массива Сопчи в Монче», став кандидатом геолого-минералогических наук. В декабре1948 года зачислен на работу в КБАН СССР, а в июле 1950 года назначен на должность заведующего отделом геологии КФАН СССР. Опубликовал свыше 50 научных работ, в том числе две монографии, которые освещали вопросы связи петрологических процессов и рудообразования, обосновывали перспективы расширения сырьевой базы медно-никелевой промышленности Северо-Запада. Он вел важные в научно-теоретическом и практическом отношении исследования по изучению петрологии ультраосновных массивов Кольского полуострова и связанных с ними медно-никелевых и титано-магнетитовых месторождений.
В 1953-1961 годах Евгений Козлов возглавлял Геологический институт Кольского филиала АН СССР, а в 1961 году стал председателем Президиума Кольского филиала. По его руководством по объему и эффективности научно-исследовательских работ КФАН стал крупнейшим среди других филиалов АН СССР.
Редкий случай – человек оставляет высокую должность, чтобы вернуться в науку, но так произошло: в 1971 году Евгений Константинович покинул пост председателя президиума и в должности заведующего лабораторией петрографии ушел в творческий отпуск, чтобы завершить свой многолетний научный труд – докторскую диссертацию. В июне 1973 года он ее успешно защитил, а через 10 месяцев скоропостижно ушел из жизни в возрасте 55 лет.
16 апреля 1970 Евгению Константиновичу Козлову было присвоено звание «Почетный гражданин города Кировска». Он не раз избирался Кировского и Апатитского горсоветов. Многое сделал для организации горнорудного производства, решения жилищных и социальных задач. 7 ноября 1975 года в Апатитах состоялось открытие мемориальной Сидоренко, доски на доме №1 по улице, названной в память о Евгении Константиновиче Козлове.

В 1950 году в Кольский филиал АН СССР был направлен Александр Васильевич Сидоренко, который в 1952 году стал председателем Президиума КФАН СССР. Сидоренко и Козлов, оба бывшие фронтовики и геологи по профессии, быстро стали единомышленниками как в научной сфере, так и в общественной жизни. В то время шло создание Академгородка в Апатитах и стремительное развитие структуры Кольского филиала Академии наук, появление новых институтов. Директором одного из них – Геологического – Евгений Константинович Козлов стал 18 апреля 1952.

Этот пост он занимал в течение десяти лет, пока в 1961 году не был назначен председателем Президиума КФАН СССР, когда академик Сидоренко перешел на руководящую работу в Правительстве СССР, где возглавил Министерство геологии, где под его руководством был инициирован эксперимент «Кольская сверхглубокая скважина».
Ну, а в Апатитах в конце 1980-х годов на юго-восточной окраине города возвели новый микрорайон, последний в истории треста «Апатитстрой». 24 ноября 1987 года по решению городского Совета центральному проспекту здесь и единственному в Апатитах ему было присвоено имя академика Александра Васильевича Сидоренко.
Александр Сидоренко родился 19 октября 1917 года в селе Новониколаевка Харьковской губернии, окончил геологический факультет Воронежского университета и его аспирантуру. Воевал, в 1943 году под Сталинградом был тяжело ранен…
Александр Васильевич – первый директор Геологического института Кольского филиала Академии наук, инициатор создания в составе филиала Горного института, Института химии и технологии редких элементов и минерального сырья, Полярного геофизического института. При нем в состав филиала также вошла Мурманская морская биологическая станция, впоследствии – Морской биологический институт. С именем Сидоренко связано открытие в Ковдоре, входившего тогда в Апатитский район, крупнейшего месторождения слюд. За это открытие Александр Васильевич был удостоен Ленинской премии.
В 1966 году Сидоренко был избран действительным членом Академии наук СССР, а в 1975-м – ее вице-президентом. На этом посту, помимо большой научно-организационной работы, он занимался изучением природных ресурсов с помощью космических средств, а также вопросами охраны природных ресурсов, экологии человека и его адаптации к экстремальным условиям. В 1979 году организовал Институт литосферы АН СССР.
22 марта 1982 года во время служебной командировки в Алжир Александр Сидоренко трагически погиб в автомобильной катастрофе. В его честь был назван минерал сидоренкит.
Интересно, что на проспекте Сидоренко находится дом №9, на номере которого значится «улица Сидоренко» – такой в Апатитах никогда не существовало.
С конца 1990-х годов проспект Сидоренко удлиняется на северо-восток частной застройкой. Именно тут – единственный въезд в город Апатиты из аэропорта «Хибины». Начиная с декабря 2021 года тех, кто прибывает в Апатиты авиатранспортом, встречает недалеко от проспекта Сидоренко современный арт-объект в виде синего камня с улыбкой. Его автор – Сергей Братков, российский и украинский художник. «У вас действительно суровый климат и в нем улыбка — важная вещь, пусть город встречает улыбкой! Тем более, что у Апатитов прекрасная история, связанная с наукой, с досугом ученых, и мне казалось, что улыбка здесь уместна. Я старался, чтобы была запоминаемость и оригинальность, делал знак с любовью к вам и вашему городу. Если возле этого знака остановится машина, люди сфотографируются, улыбнутся при этом, фото будет рассылаться в интернете, а о вашем городе узнает все больше народу!» – так описал свою идею Сергей Братков. Конструкция весит восемь тонн – каркас сварен из стали, на нее нанесена гипсовая форма, залитая многослойным стекловолокном, впоследствии окрашенным.