nsu_igm_dnsagatova_202206.pdf

• Литасов Константин Дмитриевич; Новосибирский Государственный Университет, в.н.с.
• Инербаев Талгат Муратович, Институт Геологии и Минералогии им. В.С. Соболева СО РАН, с.н.с.
• Гаврюшкин Павел Николаевич; Новосибирский Государственный Университет, Институт Геологии и Минералогии им. В.С. Соболева СО РАН; доцент, с.н.с.
• Сагатов Нурсултан; Институт Геологии и Минералогии им. В.С. Соболева СО РАН, н.с.
• Бехтенова Алтына Ербаяновна; Новосибирский Государственный Университет, Институт Геологии и Минералогии им. В.С. Соболева СО РАН; н.с.
• Сагатова Динара; Новосибирский Государственный Университет, Институт Геологии и Минералогии им. В.С. Соболева СО РАН; м.н.с.
• Банаев Максим Валерьевич; Новосибирский Государственный Университет; магистрант
• Донских Катерина Георгиевна; Новосибирский Государственный Университет, студент

За последние несколько лет представление о карбонатах как солях состава МСО₃ или М'₂СО₃ с треугольниками [СО₃] в кристаллических структурах было достаточно расширено. Помимо карбонатов были предсказаны и успешно синтезированы кристаллические структуры со стехиометрией M₃CO₅, M₂CO₄ и MC₂O₅. В настоящем исследовании, основанном на теории функционала плотности и алгоритмах предсказания кристаллической структуры, мы обнаружили новую структуру CaC₂O₅, а именно Ca-пирокарбонат с моноклинной симметрией Cc, который является одним из возможных агентов глобального углеродного цикла. Для этой структуры характерны изолированные группы [C₂O₅], состоящие из двух треугольников [CO₃], связанных через общий атом кислорода. Поле термодинамической устойчивости пирокарбоната кальция по отношению к реакции разложения на карбонат кальция и углекислый газ начинается при давлении 10 ГПа. При повышении давления до 21 ГПа структура Са-пирокарбоната трансформируется в недавно синтезированную тетрагональную модификацию I-42d, в структуре которой углерод находится в sp³-гибридизированном состоянии, а тетраэдры [CO₄] образуют изолированные пирамидальные [C₄O₁₀] анионные группы. При 59 ГПа в интервале температур 0–2500 K CaC₂O₅-I-42d претерпевает фазовый переход в CaC₂O₅-Fdd2 с каркасной структурой тетраэдров [CO₄]. При дальнейшем сжатии примерно до 80 ГПа структура каркаса трансформируется в слоистую, С2 и Рс.

• Sagatova, D.N., Sagatov, N.E., Gavryushkin, P.N., Banaev M.V., and Litasov, K.D. (2021) Alkali metal (Li, Na, and K) orthocarbonates: Stabilization of sp3-bonded carbon at pressures above 20 GPa. Crystal Growth & Design, DOI: 10.1021/acs.cgd.1c00652. Q1
• Konig, J., Spahr, D., Bayarjargal, L., Gavryushkin, P.N., Sagatova, D., Sagatov, N., Milman, V., Liermann, H.-P., Winkler, B. (2022) Novel calcium sp3 carbonate CaC2O5-I-42d may be a carbon host in Earth’s lower mantle. ACS Earth and Space Chemistry, 6(1), 73-80. Q2
• Sagatova, D.N., Gavryushkin, P.N., Sagatov, N.E., Banaev, M.V. (2022) High-pressure transformations of CaC2O5 – the full struc- tural trend from double [CO3] triangles through the isolated group of [CO4] tetrahedra to framework and layered structures. Physical Chemistry Chemical Physics. Under review.