Все мы слышали о кристаллах, но знали ли вы, что в нашей компании работает кристаллограф Ирена Петрович Прелевич? Она является главным специалистом по минералогическим исследованиям в отделе тестирования горных пород в лаборатории Upstream Научно-технологического центра. 

Кристаллография — это междисциплинарная наука, использующая знания из таких базовых наук, как физика, химия, физическая химия, математика и минералогия, для изучения структуры кристаллических веществ, то есть для понимания того, как расположены атомы и какие связи между ними существуют в кристалле.

• Для НИС кристаллография имеет важное значение в геологическом контексте. Здесь мы в первую очередь исследуем минералогический состав извлеченного образца горных пород. Мы определяем минералогический состав всей пробы горной породы, уделяя особое внимание глинистым минералам, которые играют значительную роль в этой области благодаря своей специфической структуре. Мы также занимаемся отложениями, которые неизбежно образуются на оборудовании. Например, в насосе накапливается определенный материал, наши коллеги приносят пробу, и мы ее исследуем, чтобы определить ее состав. Таким образом, они точно знают, что нужно сделать для его удаления и возобновления работы установки, — объясняет Ирена.

Информация, которую кристаллограф получает при обработке собранных материалов, важна, например, для коллег в петрофизике в целях исследования залежей, поскольку эти данные составляют часть общей картины.

• Измельченный горный материал поступает к нам в виде порошка, который помещают в держатель пробы под небольшим давлением.  Такой препарат помещается в дифрактометр, где рентгеновские лучи проходят через пробу, дифрагируются и фиксируются счетчиком импульсов. Анализ занимает десять минут, после чего мы получаем результат — дифрактограмму. На этом работа не заканчивается: следует детальный анализ дифрактограммы, где каждому пику присваивается соответствующая фаза.  На основании интенсивности пиков каждой фазы определяется ее содержание в образце.  Это и есть тот результат, который нужен коллегам, — объясняет кристаллограф.

До работы в Научно-технологическом центре, куда она пришла в 2018 году, Ирена работала ассистентом на факультете горного дела и геологии, а также была приглашенным научным сотрудником в Институте химии и биохимии Университета Эрнста Моритца Арндта в Грайфсвальде и в департаменте по исследованию драгоценных камней Университета Иоганна Гутенберга в Майнце.

Она изучала маргарин и бивни слонов

В ходе своей карьеры Ирена также занималась римской керамикой для археологических исследований, изучала маргарин и анализировала зубные ткани из бивней слонов, обитающих в пустынях и тропических лесах, что лучше всего демонстрирует широту применения этой науки.

• Все знают о графите и алмазе: графит — темный, непрозрачный и довольно мягкий, а алмаз, напротив, прозрачен и чрезвычайно тверд — это самый твердый минерал. По сути, оба состоят только из углерода, но атомы углерода расположены в них по-разному. В алмазе связи короче и крепче, а в графите структура слоистая. Когда мы пишем и графит оставляет след на бумаге, разрываются слабые связи между слоями. Именно поэтому кристаллография так важна — она позволяет понять, насколько различаются свойства твердого материала в зависимости от того, как расположены атомы, — отмечает наша собеседница.

Есть и более интересный и сладкий пример.

• Это шоколад. Какао-масло является его основным ингредиентом и может кристаллизоваться в шести разных формах. Но только в одной из этих форм оно медленно тает во рту и дарит приятный вкус. Однако эта форма нестабильна, и со временем или при повышенной температуре превращается в другую. Наверняка многие замечали белый налет на шоколаде или ощущали словно мелкие песчинки от этого налета во рту. К счастью, процесс перехода из одной формы в другую не такой быстрый, поэтому у нас есть время насладиться шоколадом до того, как это произойдет, — объясняет Ирена.

Интересные примеры кристаллических форм

Химическое соединение диоксид кремния, основная составляющая песка, в природе встречается в восьми кристаллических формах (полиморфах), из которых кварц — наиболее распространенный.  Каждая из них обладает своими уникальными характеристиками.  Однако диоксид кремния может существовать и в некристаллических аморфных формах, где беспорядок в расположении атомов определяет свойства стекла, — рассказывает Ирена.