Научная проблема:
Проект направлен на исследование поведения соединений группы полевого шпата различной топологии и состава при повышенных давлениях и / или температурах: выявление зависимости стабильности и путей преобразования соединений от их состава и топологии.

Актуальность:
На настоящий момент не существует способов наблюдения in situ глубинных оболочек Земли. Все имеющиеся данные получены благодаря геофизическим наблюдениям или модельным лабораторным экспериментам при экстремальных условиях (высоких температурах и / или давлениях). Такие исследования позволяют понять процессы магмаобразования, циркуляции расплавов в мантии, землетрясения и т.д.
Метод рентгеноструктурного анализа (РСА), предлагаемый в качестве основного в настоящем проекте, а также Рамановской спектроскопии, позволяют получить прямые данные об изменениях, происходящих со структурой минералов при высоких температурах и давлениях.
Так как полевые шпаты являются одними из самых распространенных минералов в Земной коре и обнаружены на других планетах, в метеоритах и кометах [1–7], исследование их поведения при экстремальных условиях представляется крайне важным не только для минералогии, но и для геологии в целом, на которую указывают многочисленные экспериментальные и теоретические работы по исследованию процессов их кристаллизации и фазовой стабильности [8–15 etc.]. При этом основная часть исследований выполнена для наиболее распространенных породообразующих минералов, а именно – альбита, санидина, ортоклаза, анортита и микроклина [16–31]. В основном такие исследования ограничиваются экспериментами при сравнительно небольших давлениях (до 10 ГПа), а исследования при повышенных температурах, хотя и проведены до довольно высоких температур (в некоторых работах до 1700 °С), в основном выполнены на порошках и методами, требующими сложной интерпретации и не всегда дающими однозначную информацию о кристаллической структуре (просвечивающая электронная микроскопия, Рамановская спектроскопия и др.).
За последние 5 лет нашей научной группой было исследовано поведение 9 минералов группы полевого шпата при повышенных давлениях (до 100 ГПа), что привело к открытию ряда уникальных высокобарических полиморфов, содержащих необычные для классической неорганической кристаллохимии координационные полиэдры (SiO5, BeO5, PO5) [32–37]. Наши открытия, продолжающие серию находок высокобарических полиморфов минералов, построенных на основе SiO5 полиэдров (например, [38–45]) указывают на то, что существующие правила высокобарической кристаллохимии (например, [46–48]) требуют пересмотра. В связи с этим возникает ряд вопросов: (1) Каковы механизмы сжатия, которые приводят к формированию необычных полиэдров? (2) При каких условиях устойчивы фазы, содержащие такие полиэдры? (3) Каковы общие кристаллохимические правила, объясняющие преобразования структур при экстремальных условиях? (4) Как будут меняться физические свойства у соединений, содержащих элементы в необычной координации?
Поведение полевых шпатов при высоких температурах изучено более тщательно, однако, как было отмечено ранее, большая часть исследований, в связи со сложностью проведения таких экспериментов, не предполагала in situ детального изучения кристаллических структур при изменении температуры. Как и в случае повышенных давлений, до недавнего времени, подобные эксперименты были выполнены лишь для основных породообразующих минералов (см. например, [24, 49]). Следствием этого являются некоторые пробелы в знаниях о полиморфизме и термической стабильности более редких минералов этой группы, а также неточности в описании кристаллических структур некоторых минералов (напр. [50]).
Таким образом, планируемые исследования расширят представления о динамической кристаллохимии, что позволит улучшить понимание процессов в глубинных оболочках Земли и планет земной группы и более точно реконструировать условия образования тех или иных пород. Помимо этого, на основании новых полиморфных модификаций известных минералов и соединений возможно создание новых материалов с особыми физическими свойствами (обладающими высокой стабильностью при экстремальных условиях, отрицательным тепловым расширением и расширением вдоль отдельных направлений при сжатии и пр.).

Литература к п. 4.2
1. Brown W.L., Parsons I. Feldspars and their reactions. Springer, Netherlands. 1994. P. 449–499.
2. Collerson K.D. Composition and structural state of alkali feldspars from high-grade metamorphic rocks, central Australia // Am. Mineral. 1976. Vol. 61. P. 200–211.
3. Morad S. Feldspars in sedimentary rocks. In Sedimentology. Springer. 1978. P. 452–457.
4. Wray J.J., Hansen S.T., Dufek J., Swayze G.A., Murchie S.L., Seelos F.P., Skok J.R., Irwin III R.P., Ghiorso M.S. Prolonged magmatic activity on Mars inferred from the detection of felsic rocks // Nat. Geosci. 2013. Vol. 6. P. 1013–1017.
5. Rogers A.D., Nekvasil H. Feldspathic rocks on Mars: compositional constraints from infrared spectroscopy and possible formation mechanisms // Geophys. Res. Lett. 2015. Vol. 42. P. 2619–2626.
6. Hashimoto G.L., Roos-Serote M., Sugita S., Gilmore M.S., Kamp L.W., Carlson R.W., Baines K.H. Felsic highland crust on Venus suggested by Galileo Near-Infrared Mapping Spectrometer data // J. Geophys. Res. Planets. 2008. Vol. 113. P. E00B24.
7. Sprague A.L., Nash D.B., Witteborn F.C., Cruikshank D.P. Mercury’s feldspar connection mid-ir measurements suggest plagioclase // Adv. Space Res. 1997. Vol. 19. P. 1507–1510.
8. Smith J.V., Brown W.L. Feldspar Minerals. Vol. 1. Crystal Structures, Physical, Chemical and Microstructural Properties. Berlin Heidelberg: Springer Verlag, 1988. 828 p.
9. Parsons I. Feldspars and their reactions. NATO ASI Series. 1994. 650 p.
10. Deer W.A., Howie R.A., Zusmann J. Rock-Forming Minerals. Vol. 4A. Framework Silicates: Feldspars. London: The Geological Society, 2001. 973 p.
11. Minerals. Vol. 1. Framework Silicates, Issue 1. Silicates with broken frameworks. Feldspars. Ed. ByBokij G. B. and Borutsky B. E. Moscow: Nauka, 2003. 583 p. (in Russian).
12. Krivovichev S.V. Feldspar polymorphism: diversity, complexity, stability // Zap. Vseross. Min. Obsch. 2020. Vol. 4. P. 16–66.
13. Wu Y., Li L., Liu X., Wang Y., Li M. Decomposition of K-feldspar by potassium hydroxide solution in the hydrothermal system // Minerals Engeneering. 2022. Vol. 178. P. 107392.
14. Bouscary C., King G.E. Luminescence thermochronometry of feldspar minerals: Optimisation of measurement conditions for the derivation of thermal kinetic parameters using isothermal holding experiments // Quaternary Geochronology. 2022. Vol. 67. P. 101240.
15. Zametser A., Kirkland C.L., Hartnady M.I.H., Barham M., Champion D.C., Bodorkos S., Smithies R.H., Johnson S.P. Application of Pb isotopes in granite K-feldspar and Pb evolution in the Yilgarn Craton // Geochim. Cosmochim. Acta. 2022. 10.1016/j.gca.2021.11.029
16. Holland T.J.B. The reaction albite = jadeite+quartz determined experimentally in the range 600–1200 ° C // American Mineralogist. 1980. Vol. 65. P. 129–134.
17. Koziol A.M., Newton, R. C. Redetermination of the anorthite breakdown reaction and improvement of the plagioclase-garnet-Al2SiO5-quartz geobarometer // American Mineralogist. 1988. Vol. 73. P. 216–223.
18. Akaogi M., Kamii N., Kishi A., Kojitani, H. Calorimetric study on high-pressure transitions in KAlSi3O8 // Phys Chem Minerals. 2004. Vol. 31. P. 85–91.
19. Allan D.R., Angel R.J. A high-pressure structural study of microcline (KAlSi3O8) to 7 GPa // Eur. J. Mineral. 1997. Vol. 9. P. 263–276.
20. Angel R.J. Order-disorder and the high-pressure P1-I1 transition in anorthite // American Mineralogist. 1992. Vol. 77. P. 923–929.
21. Závada P., Schulmann K., Konopásek J., Ulrich S., Lexa, O. Extreme ductility of feldspar aggregates—Melt-enhanced grain boundary sliding and creep failure: Rheological implications for felsic lower crust // Journal of Geophysical Research: Solid Earth. 2007. Vol. 112.
22. Hovis G.L., Medford A., Conlon M., Tether A., Romanoski A. Principles of thermal expension in the feldspar system // Am. Mineral. 2010. Vol. 95. P. 1060–1068.
23. Hovis G.L., Morabito J.R., Spooner A., Mott A., Person E.L., Henderson C.M.B., Roux J., Harlov D. A simple predictive model for the thermal expansion of AlSi3 feldspars // Am. Mineral. 2008. Vol. 93. P. 1568–1573.
24. Tribaudino M., Angel R.J., Camara F., Nestola F., Pasqual D., Margiolaki I. Thermal expansion of plagioclase feldspars // Contrib. Mineral. Petrol. 2010. Vol. 160. P. 899–908.
25. Tribaudino M., Bruno M., Nestola F., Pasqual D., Angel R. Thermoelastic and thermodynamic properties of plagioclase feldspars from thermal expansion measurements // Am. Mineral. 2011. Vol. 96. P. 992–1002.
26. Angel R.J., Hazen R.M., McCormick T.C., Prewitt C.T., Smyth J.R. Comparative compressibility of end-member feldspars // Physics and Chemistry of Minerals. 1988. Vol. 15. P. 313–318.
27. Angel R.J., Sochalski-Kolbus L.M., Tribaudino M. Tilts and tetrahedra: The origin of the anisotropy of feldspars // American Mineralogist. 2012. Vol. 97. P. 765–778.
28. Benusa M.D., Angel R.J., Ross N.L. Compression of albite, NaAlSi3O8 // American Mineralogist. 2015. Vol. 90. P. 1115–1120.
29. Brown J.M., Angel R.J., Ross N.L. Elasticity of plagioclase feldspars // Journal of Geophysical Research: Solid Earth. Vol. 121. P. 663–675. 30. Mookherjee M., Mainprice D., Maheshwari K., Heinonen O., Patel D., Hariharan A. Pressure induced elastic softening in framework aluminosilicate- albite (NaAlSi3O8) // Scientific Reports. 2016. Vol. 6. P. 34815. 31. Sims M., Jaret S.J., Carl E,-R., Rhymer B., Schrodt N., Mohrholz V., Smith J., Konopkova Z., Liermann H.-P., Glotch T.D., Ehm L. Pressure-induced amorphization in plagioclase feldspars: A time-resolved powder diffraction study during rapid compression // Earth and Planetary Science Letters. 2019. Vol. 507. P. 166–174.
32. Pakhomova A., Aprilis G., Bykov M., Gorelova L., Krivovichev S., Belov M.P., Abrikosov I.A., Dubrovinsky L. Penta- and hexa-coordinated Be and P in high-pressure modifications of hurlbutite, CaBe2P2O8 // Nat. Comm. 2019. Vol. 10. P. 2800.
33. Pakhomova A.S., Bykova E., Bykov M., Glazyrin K., Gasharova B., Liermann H.P., Mezouar M., Gorelova L.A., Krivovichev S.V., Dubrovinsky L. Closer look into close packing: pentacoordinated silicon in the high-pressure polymorph of danburite // IUCrJ. 2017. Vol. 4. P. 671–677.
34. Pakhomova A., Simonova D., Koemets I., Koemets E., Aprilis G., Bykov M., Gorelova L., Fedotenko T., Prakapenka V., Dubrovinsky, L. Polymorphism of feldspars above 10 GPa // Nat. Comm. 2020. Vol. 11. P. 2721.
35. Gorelova L.A., Pakhomova A.S., Krivovichev S.V., Dubrovinsky L.S., Kasatkin A.V. High pressure phase transitions of paracelsian BaAl2Si2O8 // Sci. Rep. 2019. Vol. 9. P. 12652.
36. Gorelova L.A., Pakhomova A.S., Krzhizhanovskaya M.G., Winkler B., Krivovichev S.V., Dubrovinsky L.S. Pressure-induced phase transitions in danburite-type borosilicates // J. Phys. Chem. C. 2020. Vol. 124. P. 26048–26061.
37. Gorelova L.A., Pakhomova A.S., Krzhizhanovskaya M.G., Pankin D.V., Krivovichev S.V., Dubrovinsky L.S., Kasatkin A.V. Crystal structure evolution of slawsonite SrAl2Si2O8 and paracelsian BaAl2Si2O8 upon compression and decompression // J. Phys. Chem. C. 2021. Vol. 125. P. 13014–13023.
38. Alberti A., Sacerdoti M., Quartieri S. et al. Heating-induced phase transformation in zeolite brewsterite: new 4- and 5-coordinated (Si,Al) sites // Phys. Chem. Miner. 1999. Vol. 26. P. 181–186.
39. Angel R.J. Transformation of fivefold-coordinated silicon to octahedral silicon calcium silicate, CaSi2O5 // Am. Mineral. 1997. Vol. 82. P. 836–839.
40. Angel R.J., Ross N.L., Seifert F., et al. Structural characterization of pentacoordinate silicon in a calcium silicate // Nature. 1996. Vol. 384. P. 441-443.
41. Bykova E., Bykov M., Cernok A., Tidholm J., Simak S.I., Hellman O., Belov M.P., Abrikosov I.A., Liermann H.-P., Hanfland M., Prakapenka V.B., Prescher C., Dubrovinskaia N., Dubrovinsky L. Metastablesilica high pressure polymorphs as structural proxies of deep Earth silicate melts // Nature Communications. 2018. Vol. 9. P. 4789.
42. Gorelova L.A., Pakhomova A.S., Aprilis G., Krivovichev S.V., Dubrovinsky L. Pentacoordinated silicon in the high-pressure modifications of datolite // Inorg. Chem. Front. 2018. Vol. 5. P. 1653–1660.
43. Finkelstein G.J., Dera P.K., Duffy T.S. Phase transitions in orthopyroxene (En90) to 49 GPa from single-crystal X-ray diffraction // Phys. Earth Planet. Inter. 2015. Vol. 244. P. 78–86.
44. Schoenitz M., Navrotsky A., Ross N. Enthalpy of formation of CaSi2O5, a quenched high-pressure phase with pentacoordinate silicon // Phys. Chem. Minerals. 2001. Vol. 28. P. 57–60.
45. Warren M.C., Redfern A.T., Angel R. Change from sixfold to fivefold coordination of silicate polyhedra: Insights from first-principles calculations of CaSi2O5 // Phys. Rev. B. 1999. Vol. 59. P. 9149–9154.
46. Finger L.W., Hazen R.M. Systematics of high-pressure silicate structures // Reviewers in Mineralogy and Geochemistry. 2000. Vol. 41. P. 123–155.
47. Hazen R.M., Finger L.W. High-temperature and high-pressure crystal chemistry // High-Pressure Researches in Geoscience (ed. W. Schreyer). 1982. E. Schweizerbart’sche Verlagsbuchhandlung, Stuttgart. P. 151–176.
48. Prewitt C.T., Downs R.T. High-pressure crystal chemistry // Reviews in Mineralogy (Eds.: R.J. Hemley), Waschington, DC: Mineralogical Society of America. 1998. Vol. 41. P. 283–317.
49. Henderson C.M.B. Composition, thermal expansion and phase transitions in framework silicates: revisitation and review of natural and synthetic analogues of nepheline- feldspar- and leucite-mineral groups // Solids. 2021. Vol. 2, P. 1–49.
50. Gorelova L.A., Vereshchagin O.S., Kasatkin A. Thermal expansion and polymorphism of slawsonite SrAl2Si2O8 // Minerals. 2021. Vol. 11. P. 1150.

Задача:
Фундаментальной задачей, на решение которой направлен проект, является развитие динамической кристаллохимии (кристаллохимии высоких температур и давлений) самых распространенных в Земной коре минералов, а именно - минералов группы полевого шпата. Такие исследования позволят выявить фундаментальные факторы, влияющие на возможность образования новых полиморфных модификаций, существование которых возможно в глубинных оболочках Земли (нижняя кора, верхняя и нижняя мантия), содержащих катионы в необычных координациях. Основной упор в настоящем проекте делается на изучение структурно-химических механизмов преобразования соединений группы полевого шпата различной топологии и состава при экстремальных условиях.

Конкретными задачами настоящего проекта являются:
(1) изучение поведения кристаллических структур соединений группы полевого шпата различного состава и топологии при экстремальных условиях (высоких температурах и / или давлениях);
(2) выявление закономерностей полиморфизма изоструктурных минералов с разным химическим составом при экстремальных условиях;
(3) выявление кристаллохимических закономерностей, описывающих структурное поведение изоструктурных минералов как функцию внекаркасных катионов (Ca, Sr, Ba, Pb) и как функцию катионов, слагающих основной мотив структуры (тетраэдрически координированные при обычных условиях Si, B, Be, Al, Zn, As, Ga, Ge).

Научная новизна:
Экспериментальные исследования при высоких температурах и / или давлениях различных минералогических и синтетических объектов широко известны и проводятся во всем мире на протяжении последних тридцати лет. Однако существует довольно ограниченное число минералов и синтетических веществ, исследованных как при повышенных температурах, так и при повышенных давлениях. Таким образом, оригинальность проекта будет состоять в исследовании минералов различного состава и топологии при различных условиях (высоких температурах и / или давлениях), сопоставлении их поведения при экстремальных условиях и выявления закономерностей их трансформации.
Исследования будут проведены на образцах минералов группы полевого шпата и их синтетических аналогах. В ходе выполнения проекта будут уточнены структуры при различных давлениях и / или температурах, а в случае полиморфных переходов – решены структуры новых полиморфов.
Следует отметить, что поставленная глобальная фундаментальная задача не может быть решена полным и окончательным образом в рамках одного проекта. Но, несмотря на это, решение обозначенных в п. 4.3 конкретных задач представляется вполне достижимым, учитывая имеющийся научный задел в области предполагаемых исследований (см. п. 4.7), имеющееся в распоряжении коллектива современное оборудование для исследований при высоких температурах, многолетнее сотрудничество с группой проф. Л.С. Дубровинского (Байройт, Германия) и уже подтвержденное (полученное на конкурсной основе) экспериментальное время на синхротроне ESRF (Гренобль, Франция).

Современное состояние:
Полевые шпаты являются одними из самых распространенных породообразующих минералов на Земле и по разным оценкам слагают до 60 % объема Земной коры, в связи с чем, их исследованию посвящено большое количество работ, частично обобщенных в справочниках и монографиях (например, [1–2]). Помимо этого, исследования показали, что полевые шпаты слагают лунные высокогорья, встречаются в метеоритах и кометах [3–5]. Более того, детальные исследования показали важность их высокобарических-высокотемпературных полиморфов, которые уже были использованы для определения формирования марсианских метеоритов (штофлерит) и пирометаморфических пород (гексацельциан). Недавно подробный обзор кристаллохимии и полиморфизма полевых шпатов был сделан С.В. Кривовичевым [6]. Согласно его классификации к полевым шпатам и их синтетическим аналогам относятся соединения с общей формулой Mn+(T4k+O8), где n и k – это средние заряды катионов М и T, соответственно (n = 1–2, k = 4 – n/4). Позиция M при этом чаще всего занята крупными щелочными и щелочноземельными катионами, тогда как позиция T при обычных условиях является тетраэдрически координированной и может быть занята такими катионами, как Si, Al, B, Be, P, Zn, As, Ga, Ge (последние два не встречаются в природе, однако, известны синтетические соединения с полевошпатовой структурой различной топологии). В зависимости от координационного числа T (4 или 6) соединения со структурой полевого шпата делятся 2 группы. При этом соединения, содержащие полиэдры TO4, делятся в свою очередь на 4 группы в зависимости от их топологии: 1 – полевошпатовая топология (каркасные структуры), 2 – топология парацельзиана (каркасные структуры), 3 – топология святославита (каркасные структуры) и 4 – топология дмиштейнбергита (слоистые структуры). С.В. Кривовичев [6] отмечает, что в зависимости от исходной топологии, каркасы обладают разной степенью гибкости, вследствие чего, структуры претерпевают разные пути трансформации при экстремальных условиях.
В связи с распространенностью полевых шпатов в природе, исследованию их поведения (как природных, так и синтетических образцов) посвящено огромное количество исследований, в том числе и при экстремальных условиях. Большая часть исследований относится к изучению поведения самых распространенных минералов данной группы – ортоклазу, санидину, микроклину, альбиту и анортиту [7-20], т.е. минералам с топологией собственно полевого шпата. Однако поведение даже этих минералов до недавнего времени было исследовано до сравнительно невысоких давлений (до 10 ГПа), а менее распространенные минералы данной группы и вовсе не изучались. Обзор поведения полевых шпатов при давлениях до 5 ГПа был проведен Р. Анджелом [20]. Согласно его работе, изменения в полевых шпатах происходят за счет изменения углов T–O–T между полиэдрами TO4, тогда как сами тетраэдры TO4 являются жесткими группировками и значительным искажениям при компрессии не подвергаются. Согласно работам Хейзена и Фингера [21–22] аналогичные механизмы деформаций кристаллических структур (т.е. кооперативные движениях тетраэдрических групп), при которых тетраэдры TO4 считаются жесткими группировками [23–24], характерны не только при воздействии высокого давления, но и высокой температуры.
Наши исследования каркасных минералов группы полевого шпата (с топологиями полевого шпата и парацельзиана) при высоких давлениях [25–30], выполненные за последние пять лет, показали противоположную тенденцию: при сжатии полиэдры TO4 подвергались сильным искажениям, что в результате привело к образованию необычных полиэдров TO5 (T = Si, Al, Be, P). Образование таких необычных полиэдров было отмечено нами и для слоистых соединений со структурой гадолинита [31–32]. Следует отметить, что существование пятикоординированных полиэдров AlO5 не являются большой редкостью – они известны, например, в таком распространенном минерале, как андалузит Al2SiO5 [33], тогда как полиэдры SiO5, BeO5 и PO5 крайне редки для неорганических кристаллических структур. До недавнего времени упоминания существования полиэдров SiO5 в литературе встречались в весьма ограниченном количестве соединений (как правило, высокобарических фаз) [34–37]. При этом, в этих структурах пятерная координация кремния является не единственной: полиэдры SiO5 сосуществуют с тетраэдрами SiO4 и / или октаэдрами SiO6. За последние два десятилетия полиэдры SiO5 были описаны также в кристаллических структурах высокобарических полиморфов энстатита [38], брюстерита [39], диопсида [40], коэсита [41] и датолита [31]. Обнаружение структур с координационными числами для Be и P больше 4 еще более редки. Так, помимо исследованного нами минерала группы полевого шпата – херлбатита CaBe2P2O8 [25], пяти- и шестикоординированный фосфор известен лишь в двух фазах высокого давления TiPO4 [42] и AlPO4 [43], а бериллий в шестерной координации и вовсе известен лишь в одном соединении – Li13BeBe6B9O27 [44].
Таким образом, правила кристаллохимии силикатов и их структурных аналогов, впервые сформулированные около ста лет назад и дополненные Ф. Либау в 1980-х [45], находят все больше исключений. Пожалуй, самым ярким примером такого исключения являются высокобарические модификации коэсита (коэсит-IV и коэсит-V) [41], которые содержат соединенные по граням октаэдры SiO6 и кремний одновременно во всех его возможных координациях – в виде тетраэдров SiO4, октаэдров SiO6 и даже исключительно редких для неорганических структур полиэдрах SiO5. То есть данные структуры являются исключением сразу из третьего и пятого правил Полинга. Несмотря на то, что большая часть обнаруженных фаз метастабильны и незакаливаемы, подобные соединения обладают большим потенциалом с точки зрения проявления необычных физических свойств, необходимых для использования композитных материалов на их основе при экстремальных условиях, например, в космических условиях.
Исследованию минералов группы полевого шпата и их синтетических аналогов, при повышенных температурах посвящено много работ (среди последних обзоров стоит упомянуть, например, [46–48]). При этом все исследования выполнены для полевых шпатов с топологией полевого шпата или парацельзиана, тогда как поведение соединений с топологически отличными каркасами или слоями до сих пор не обсуждалось.
В настоящем проекте мы планируем исследовать не изученные ранее минералы группы полевого шпата, а также некоторые их синтетические аналоги, со всеми возможными топологически различными каркасами, в основе которых лежат тетраэдры ТО4. Структуры предлагаемых к исследованию минералов (парацельзиана BaAl2Si2O8, цельзиана BaAl2Si2O8, филатовита K(Al,Zn)2(As,Si)2O8, дмиштейнбергита CaAl2Si2O8, святославита CaAl2Si2O8) и синтетических соединений, структурно родственных полевым шпатам (SrB2Ge2O8, SrGa2Ge2O8, BaGa2Ge2O8, BaZn2As2O8∙H2O, PbBe2P2O8, CaBe2P2O8, SrBe2P2O8 и гексагональных модификаций SrAl2Si2O8 и BaAl2Si2O8) за исключением неизвестных на настоящий момент CaB2Ge2O8 и CaGa2Ge2O8, при обычных условиях изучены достаточно подробно [49–59]. Из представленных соединений к собственно полевошпатовым относятся цельзиан, филатовит, с топологией парацельзиана – парацельзиан, святославита – святославит, дмиштейнбергита – дмиштейнбергит. При этом почти все синтетические соединения, предлагаемые для исследования, могут кристаллизоваться сразу в нескольких топологически различных структурах – как правило, это структуры полевого шпата и парацельзиана, однако SrAl2Si2O8 и BaAl2Si2O8 могут также образовывать структуры топологически относящиеся к дмиштейнбергиту. Несмотря на то, что все эти соединения известны достаточно давно и большая часть из них является важными компонентами различной керамики, об их поведении при экстремальных условиях известно не много. Так, высокобарические исследования на настоящий момент выполнены лишь для парацельзиана [28] и хёрлбатита CaBe2P2O8 [25]. При высоких температурах подробно изучено поведение цельзиана BaAl2Si2O8 [60–61], гексацельзиана BaAl2Si2O8 [61–63] и дмиштейнбергита СaAl2Si2O8 [64], однако большая часть исследований проводилась методами рентгеновской дифракции поликристаллов, Рамановской спектроскопии или просвечивающей электронной микроскопии, а монокристальные рентгеноструктурные данные отсутствуют. Остальные же минералы и соединения вовсе не изучались при экстремальных условиях.
Как видно из представленного обзора литературы, исследованиям при экстремальных условиях различных соединений посвящено достаточное количество работ в современной мировой научной литературе. Можно выделить несколько основных групп, работающих в области, близкой к тематике проекта (далее приведены ссылки на основные работы за последние годы).
1. Из российских групп следует особенно отметить систематические работы по исследованию термического поведения боратов и боросиликатов группы С.К. Филатова, Р.С. Бубновой и М.Г. Кржижановской (Санкт-Петербургский университет и ИХС РАН, Санкт-Петербург) [65–75]. Однако данная группа ученых является не конкурентом, а соавтором многих выполняемых работ.
2. Исследованиями при высоких давлениях и температурах различных объектов в России занимается группа новосибирских ученых под руководством Е.В. Болдыревой (Новосибирский государственный университет), однако, они не являются прямыми конкурентами ввиду того, что по большей части их исследования последних лет связаны с органическими соединениями [76–86].
3. Еще одна группа ученых из Новосибирска, занимающаяся исследованиями минералов при высоких давлениях, это группа под руководством С.В. Ращенко (Новосибирский государственный университет) [87–97]. Однако, объектами их исследования являются минералы других групп – таких как карбонаты, сульфаты и др.
Из зарубежных групп следует особенно отметить:
4. работы по исследованию поведения самых разнообразных минералов и синтетических соединений при высоких температурах и давлениях под руководством Л.С. Дубровинского (Байройтский Геоинститут, Германия) [25–32,41-42,98–108], в соавторстве с которым предполагается проведение настоящих исследований, в связи с чем, эта группа ученых не является конкурентом.
5. Исследования породообразующих минералов при высоких давлениях группы ученых, возглавляемой П.К. Дера (США) [40,109–120].
6. Работы Р. Анджела (Университет Падуи, Италия) с соавторами по систематическим исследованиям поведения различных минералов при высоких давлениях [121–130].

Литература к п. 4.5
1. Smith J.V., Brown W.L. Feldspar Minerals. Vol. 1. Crystal Structures, Physical, Chemical and Microstructural Properties. Berlin Heidelberg: Springer Verlag, 1988. 828 p.
2. Deer W.A., Howie R.A., Zusmann J. Rock-Forming Minerals. Vol. 4A. Framework Silicates: Feldspars. London: The Geological Society, 2001. 973 p.
3. Wood J.A., Dickey J.S. jr., Marvin U.B., Powell B.N. Lunar anorthosites // Science. 1970. Vol. 167. P. 602–604.
4. Arai T., Maruyama S. Formation of anorthosite on the Moon through magma ocean fractional crystallization // Geosci. Front. 2017. Vol. 8. P. 299–308.
5. Zolensky, M.E. et al. Mineralogy and petrology of comet 81P/Wild 2 nucleus samples // Science. 2006. Vol. 314. P. 1735–1739.
6. Krivovichev S.V. Feldspar polymorphism: diversity, complexity, stability // Zap. Vseross. Min. Obsch. 2020. Vol. 4. P. 16–66.
7. Seki Yo., Kennedy G.C. The breakdown of potassium feldspar, KAlSi3O8 at high temperatures and high pressures // Am. Mineral. 1964. Vol. 49. P. 1688–1706.
8. Hazen R.M. Sanidine: Predicted and observed monoclinic-to-triclinic reversible transformations at high pressure // Science. 1976. Vol. 194. P, 105–107.
9. Hazen R.M., Prewitt C.T. Linear compressibilities of low albite: high pressure structural implications // Am. Mineral. 1977. Vol. 62. P. 554–558.
10. Liu L. High-pressure phase transformations of albite, jadeite and nepheline // Earth Planet Sci. Lett. 1978. Vol. 37. P. 438–444.
11. Goldsmith J.R. The melting and breakdown reactions at high pressures and temperatures // A. Mineral. 1980. Vol. 65. P. 272–284.
12. Goldsmith J.R. The join CaAl2Si2O8*H2O (anorthite-water) at elevated pressures and temperatures // Am. Mineral. 1981. Vol. 66. P. 1183–1188.
13. Kroll H. Thermal expansion of alkali feldspars // Brown W.L. (ed.) Feldspars and Feldspathoids Reidel Publishing Co., Dordrecht. 1984. P. 163–205.
14. Angel R.J. High pressure structure of anortite // Am. Mineral. 1988. Vol. 73. P. 1114–1119.
15. Angel R.J. Order-disorder and the high-pressure P1-I1 transition in anortite // Am. Mineral. 1988. Vol. 77. P. 923–929.
16. Angel R.J., Hazen R.M., McCormick T.C., Prewirt C.T., Smyth J.A. Compressibility of end-member feldspars // Phys. Chem. Minerals. 1988. Vol. 15. P. 313–318. 17. Downs R.T., Hazen R.M., Finger L.W. The high-pressure crystal chemistry of low albite and the origin of the pressure dependency of Al-Si ordering // Am. Mineral. 1994. Vol. 79. P. 1042–1052.
18. Daniel I., Gillet Ph., Ghose S. A new high-pressure phase transition in anortite (CaAl2Si2O8) revealed by Raman spectroscopy // Am. Mineral. 1995. Vol. 80. P. 645–648.
19. Allan D.R., Angel R.J. A high-pressure structural study of microcline (KAlSi3O8) to 7 GPa // Eir. J. Mineral. 1997. Vol. 9. P. 263–276.
20. Angel R.J. Feldspars at high pressure // I. Parson (ed.), Feldspars and their reactions. 1994. Kluwer Academic Publishers. P. 271–312.
21. Hazen R.M., Finger L.W. High-temperature and high-pressure crystal chemistry // High-Pressure Researches in Geoscience (ed. W. Schreyer). 1982. E. Schweizerbart’sche Verlagsbuchhandlung, Stuttgart. P. 151–176.
22. Hazen R.M., Finger L.W. Polyhedral tilting: a common type of pure displacive phase transition and its relationship to analcite at high pressure // Phase Transitions. 1979. Vol. 1. P. 1–23. Dove M.T., Cool Y., Palmer D.C., Putnis A., Salje H., Winkler B. On the role of Al-Si ordering in the cubic-tetragonal phase transitions of leucite // Am. Mineral. 1993. Vol. 78. P. 486–492.
24. Dove M.T., Pride A.K.A., Keen D.A. Phase transitions in tridimite studied using ‘Rigid Unit Mode’ theory, reverse Monte Carlo methods and molecular dynamics simulations // Min. Mag. 2000. Vol. 64. P. 267–283.
25. Pakhomova A., Aprilis G., Bykov M., Gorelova L., Krivovichev S., Belov M.P., Abrikosov I.A., Dubrovinsky L. Penta- and hexa-coordinated Be and P in high-pressure modifications of hurlbutite, CaBe2P2O8 // Nat. Comm. 2019. Vol. 10. P. 2800.
26. Pakhomova A.S., Bykova E., Bykov M., Glazyrin K., Gasharova B., Liermann H.P., Mezouar M., Gorelova L.A., Krivovichev S.V., Dubrovinsky L. Closer look into close packing: pentacoordinated silicon in the high-pressure polymorph of danburite // IUCrJ. 2017. Vol. 4. P. 671–677.
27. Pakhomova A., Simonova D., Koemets I., Koemets E., Aprilis G., Bykov M., Gorelova L., Fedotenko T., Prakapenka V., Dubrovinsky, L. Polymorphism of feldspars above 10 GPa // Nat. Comm. 2020. Vol. 11. P. 2721.
28. Gorelova L.A., Pakhomova A.S., Krivovichev S.V., Dubrovinsky L.S., Kasatkin A.V. High pressure phase transitions of paracelsian BaAl2Si2O8 // Sci. Rep. 2019. Vol. 9. P. 12652.
29. Gorelova L.A., Pakhomova A.S., Krzhizhanovskaya M.G., Winkler B., Krivovichev S.V., Dubrovinsky L.S. Pressure-induced phase transitions in danburite-type borosilicates // J. Phys. Chem. C. 2020. Vol. 124. P. 26048–26061.
30. Gorelova L.A., Pakhomova A.S., Krzhizhanovskaya M.G., Pankin D.V., Krivovichev S.V., Dubrovinsky L.S., Kasatkin A.V. Crystal structure evolution of slawsonite SrAl2Si2O8 and paracelsian BaAl2Si2O8 upon compression and decompression // J. Phys. Chem. C. 2021. Vol. 125. P. 13014–13023.
31. Gorelova L.A., Pakhomova A.S., Aprilis G., Krivovichev S.V., Dubrovinsky L. Pentacoordinated silicon in the high-pressure modifications of datolite // Inorg. Chem. Front. 2018. Vol. 5. P. 1653–1660.
32. Pakhomova A., Fuchs B., Dubrovinsky L.S., Dubrovinskaia N., Huppertz H. Polymorphs of the gadolinite-type borates ZrB2O5 and HfB2O5 under extreme pressure // Chemistry A European Journal. 2021. Vol. 27. P. 6007–6014.
33. Taylor W.H. The structure of andalusite, Al2SiO5 // Z. Kristallogr. 1929. Vol. 71. P. 205–218.
34. Angel R.J., Ross N.L., Seifert F., et al. Structural characterization of pentacoordinate silicon in a calcium silicate // Nature. 1996. Vol. 384. P. 441-443.
35. Angel R.J. Transformation of fivefold-coordinated silicon to octahedral silicon calcium silicate, CaSi2O5 // Am. Mineral. 1997. Vol. 82. P. 836–839.
36. Warren M.C., Redfern A.T., Angel R. Change from sixfold to fivefold coordination of silicate polyhedra: Insights from first-principles calculations of CaSi2O5 // Phys. Rev. B. 1999. Vol. 59. P. 9149–9154.
37. Schoenitz M., Navrotsky A., Ross N., 2001. Enthalpy of formation of CaSi2O5, a quenched high-pressure phase with pentacoordinate silicon. Phys. Chem. Minerals. 28, 57–60.
38. Finkelstein G.J., Dera P.K., Duffy T.S. Phase transitions in orthopyroxene (En90) to 49 GPa from single-crystal X-ray diffraction // Phys. Earth Planet. Inter. 2015. Vol. 244. P. 78–86.
39. Alberti A., Sacerdoti M., Quartieri S. et al. Heating-induced phase transformation in zeolite brewsterite: new 4- and 5-coordinated (Si,Al) sites // Phys. Chem. Miner. 1999. Т. 26. С. 181–186.
40. Hu Y., Kiefer B., Bina C. R., Zhang D., Dera P. K. High-pressure γ-CaMgSi2O6: Does penta-oordinated silicon exist in the Earth’s mantle? // Geophysical Research Letters. 2017. Vol. 44. P. L24307.
41. Bykova E., Bykov M., Černok A., Tidholm J., Simak S.I., Hellman O., Belov M.P., Abrikosov I.A., Liermann H.-P., Hanfland M., Prakapenka V.B., Prescher C., Dubrovinskaia N., Dubrovinsky L. Metastable silica high pressure polymorphs as structural proxies of deep Earth silicate melts // Nature Communications. 2018. Vol. 9, P. 4789.
42. Bykov M., Bykova E., Hanfland M., Liermann H.-P., Kremer R.K., Glaum R., Dubrovinsky L., van Smaalen S. High-pressure phase transformation in TiPO4: a route to pentacoordinated phosphorus // Angewandte Chemie. 2016. Vol. 55. P. 15053–15057.
43. Pellicer-Porres J., Saitta A.M., Polian A., Itie J.P., Hanfland M. Six-fold-coordinated phosphorus by oxygen in AlPO4 quartz homeotype under high pressure // Nature Materials. 2007. Vol. 6. P. 698–702.
44. Chen Y.-G., Xing M., Guo Y., Lin Z., Fan X., Zhang X.-M. BeO6 trigonal prism with ultralong Be–O bonds observed in a deep ultraviolet optical crystal Li13BeBe6B9O27 // Inorg. Chem. 2019. Vol. 58. P. 2201–2207.
45. Liebau F. Structural chemistry of silicates: structure, bonding and classification. Springer Verlag. Berlin / Heidelberg. 1985. 347 p.
46. Henderson C.M.B. Composition, thermal expansion and phase transitions in framework silicates: revisitation and review of natural and synthetic analogues of nepheline- feldspar- and leucite-mineral groups // Solids. 2021. Vol. 2, P. 1–49.
47. Tribaudino M., Angel R.J., Camara F., Nestola F., Pasqual D., Margiolaki I. Thermal expansion of plagioclase feldspars // Contrib. Mineral. Petrol. 2010. Vol. 160. P. 899–908.
48. Tribaudino M., Bruno M., Nestola F., Pasqual D., Angel R. Thermoelastic and thermodynamic properties of plagioclase feldspars from thermal expansion measurements // Am. Mineral. 2011. Vol. 96. P. 992–1002.
49. Bakakin V.V., Belov N.V. Crystal structure of paracelsian // Kristallografiya. 1960. Vol. 5. P. 864–868.
50. Griffen D.A., Ribbe P.H. Refinement of the crystal structure of celsian // Am. Mineral. 1976. Vol. 61. P. 414–481.
51. Filatov S.K., Krivovichev S.V., Burns P.C., Vergasova L.P. Crystal structure of filatovite, K[(Al,Zn)2(As,Si)2O8], the first arsenate of the feldspar group // Eur. J. Mineral. 2004. Vol. 16. P. 537–543.
52. Takeuchi Y., Donnay G. The crystal structure of hexagonal CaAl2Si2O8 // Acta Crystallogr. 1959. Vol. 12. P. 465–470.
53. Krivovichev S.V., Shcherbakova E.P., Nishanbaev T.P. The crystal structure of svyatoslavite and evolution of complexity during crystallization of CaAl2Si2O8 melt: a structural automata description // Can. Mineral. 2012. Vol. 50. P. 585–592.
54. Hao Y.-C., Hu C.-L., Xu X., Kong F., Mao J.-G., SrGe2B2O8 and Sr3Ge2B6O16: novel strontium borogermanates with three-dimensional and layered anionic architectures // Inorg. Chem. 2013. Vol. 52. P. 13644–13650.
55. Calleri M., Gazzoni G. The structures of (Sr,Ba)((Al,Ga)2(Si,Ge)2O8). III. The crystal structures of the paracelsian-like modifications of synthetic SrGa2Ge2O8 and BaGa2Ge2O8 // Acta Crystallographica B. 1976. Vol. 32. P. 1196–1205.
56. Dordevic T. Ba(ZnAsO4)2*H2O, a non-centrosymmetric framework structure related to feldspar // Eur. J. Mineral. 2011. Vol. 23. P. 437–447.
57. Dal Bo F., Hatert F., Baijot M. Crystal chemistry of synthetic M(2+)Be2P2O8 (M2+ = Ca, Sr, Pb, Ba) beryllophosphates // Can. Mineral. 2014. Vol. 52. P. 337–350.
58. Nedic B., Kremenovic A., Dimitrijevic R., Dondur V. Crystal structures of Sr-diphylloalumosilicates synthesized from LTA and FAU zeolites // Solid State Sciences. 2008. Vol. 10. P. 154–159.
59. Takeuchi Y. A detailed investigation of the structure of hexagonal BaAl2Si2O8 with reference to its alpha-beta inversion // Mineralogical Journal (Japan). 1958. Vol. 2. P. 311–332.
60. Lin H.C., Foster W.R. Studies in the system BaO–Al2O3–SiO2. I. The polymorphism of celsian // Am. Mineral. 1968. Vol. 53. P. 134–144.
61. Schneider J., Kriven W. Thermal expansion and phase transitions up to 850 ºC of a celsian-hexacelsian (BaAl2Si2O8) mixture // High temperature Ceramic Matrix Composites. 2001. P. 257–261.
62. Yoshiki B., Matsumoto K. High-temperature modification of barium feldspar // J. Am. Ceram. Soc. 1951. Vol. 34. N 9. P. 283–286.
63. Xu Z., Shull J.L., Kriven W.M. Hot-stage transmission electron microscopy study of phase transformation in hexacelsian (BaAl2Si2O8) // J. Mater. Res. 2002. Vol. 17. N 6. P. 1287–1297.
64. Daniel I., Gillet P., McMillan P.F., Richet P. An in-situ high-temperature structural study of stable and metastable CaAl2Si2O8 polymorphs // Min. Mag. 1995. Vol. 59. P. 25–33.
65. Bubnova R.S., Filatov S.K. Vysokotemperaturnaya Kristallokhimiya Boratov i Borosilikatov (High temperature crystal chemistry borates and borosilicates). Nauka, St. Petersburg (Russian). 2008.
66. Bubnova R.S., Volkov S.N., Albert B., Filatov S.K. Borates – Crystal Structures of Prospective Nonlinear Optical Materials: High Anisotropy of the Thermal Expansion Caused by Anharmonic Atomic Vibrations // Crystals. 2017. Vol. 7. P. 93–124.
67. Volkov S.N., Dusek M., Bubnova R.S., Krzhizhanovskaya M.G, Ugolkov V.L., Obozova E., Filatov S.K.. Orientational order-disorder γ ↔ β ↔ α′ ↔ α phase transitions in Sr2B2O5 pyroborate and crystal structures of β and α phases // Acta Crystallographica. 2017. Vol. B73. P. 1056-1067.
68. Biryukov Y.P., Bubnova R.S., Filatov S.K., Ugolkov V.L. Thermal expansion anisotropy of LuBa3B9O18 borate composed of isolated rigid B3O6 groups // Materials Chemistry and Physics. 2018. V. 219. P. 233–241.
69. Volkov S.N., Yukhno V.A., Bubnova R.S., Shilovskikh V.V. β-Ca11B2Si4O22: six-fold twinning, crystal structure and thermal expansion // Zeitschrift für Kristallographie - Crystalline Materials. 2018. V. 233. № 6. P. 379-390.
70. Krzhizhanovskaya M.G., Bubnova R.S., Filatov S.K. Powder X-ray diffraction data on polymorphism of RbBSi2O6 and crystal structure of its high-temperature modification // J. Solid State Chem. 2018. Vol. 59. P. 1995–2000.
71. Shablinskii A.P., Melnikova N.A., Vergasova L.P., Murin I.V., Filatov S.K., Moskaleva S.V., Bubnova R.S. Thermal expansion, shear deformations and electrical conductivity of alluaudite-group minerals (badalovite and calciojohillerite) // Physics and Chemistry of Minerals. 2021. Vol. 48. P. 14.
72. Krzhizhanovskaya M.G., Volkov S.N., Povolotskiy A.V., Bubnova R.S., Belousova O.L., Kolesnikov I.E., Britvin S.N., Vlasenko N.S., Shilovskikh V.V., Filatov S.K. Crystal structure, thermal expansion and fluorescence of Sr3–1.5xEuxB2+ySi1–yO8–y/2 phosphors // Materials Chemistry and Physics. 2021. Vol. 260. P. 124151.
73. Belousova M.G., Saprykina O.Y., Bubnova R.S., Shablinskii A.P., Vergasova L.P., Belousov A.B., Filatov S.K. A Thermal Study of the New Mineral Belomarinaite KNaSO4 // Journal of Volcanology and Seismology. 2021. Vol. 15. P. 51–57.
74. Volkov S., Bubnova R., Shorets O., Ugolkov V., Filatov S. Crystal structure and strong uniaxial negative thermal expansion of CaBi2B2O7 borate // Inorganic Chemistry Communications. 2020. Vol. 122. P. 108262.
75. Biryukov Y.P., Zinnatullin A.L., Bubnova R.S., Vagizov F.G., Shablinskii A.P., Filatov S.K., Shilovskikh V.V., Pekov I.V. Investigation of thermal behavior of mixed-valent iron borates vonsenite and hulsite containing [OM4]n+ and [OM5]n+ oxocentred polyhedra by in situ high-temperature Mössbauer spectroscopy, X-ray diffraction and thermal analysis // Acta Crystallographica B. 2020. Vol. 76. P. 543–553.
76. Zakharov B.A., Boldyreva E. High pressure: a complementary tool for probing solid-state processes // Cryst. Eng. Comm. 2019. Vol. 21. P. 10-22.
77. Zakharov B.A., Gal Z., Cruickshank D.L., Boldyreva E. Studying weak interactions in crystals at high pressures: When hardware matters // Acta Cryst. E.. 2018. Vol. 74. P. 613–619.
78. Zakharov B.A., Sidelnikov A., Chizhik S., Matvienko A., Boldyreva E. High-pressure studies for understanding mechanical effects on chemical reactions // Acta Cryst. A. 2017. Vol. 73. P. 1106.
79. Boldyreva E. Multi-component crystals and non-ambient conditions: synthesis, concepts, function // In Multi-component crystals. Ed. By Tiekink E., Zukerman-Schpector J. 2017. P. 164-180.
80. Rychkov D., Stare J., Boldyreva E. Pressure-driven phase transition mechanisms revealed by quantum chemistry: L-serine polymorphs // Physical Chemistry Chemical Physics. 2017. Vol. 19. P. 6671-6676.
81. Bogdanov N.E., Milasinovic,V., Zakharov B.A., Boldyreva E.V., Molcanov K. Pancake-bonding of semiquinone radicals under variable temperature and pressure conditions // Acta Crystallographica B. 2020. Vol. 76. P. 285–291.
82. Gaydamaka A.A., Arkhipov S.G., Zakharov B.A., Seryotkin Y.V., Boldyreva E.V. Effect of pressure on slit channels in guanine sodium salt hydrate: A link to nucleobase intermolecular interactions // CrystEngComm. 2019. Vol. 21. P. 4484–4492
83. Boldyreva E.V. Lab in a DAC - High-pressure crystallography as a powerful tool to study chemical interactions and chemical reactions // Acta Crystallographica B. 2019. Vol. 75. P. 916–917.
84. Fedorov A.Y., Rychkov D.A., Losev E.A., Drebushchak T.N., Boldyreva E.V. Completing the picture of tolazamide polymorphism under extreme conditions: A low-temperature study // Acta Crystallographica С. 2019. Vol. 75. P. 598–608.
85. Arkhipov S.G., Losev E.A., Nguyen T.T., Rychkov D.A., Boldyreva E.V. A large anisotropic plasticity of l-leucinium hydrogen maleate preserved at cryogenic temperatures // Acta Crystallographica B. 2019. Vol. 75. P. 143–151
86. Zakharov B.A., Miletich R., Bogdanov N.E., Boldyreva E.V. N2-O2 icing in single-crystal in-house X-ray diffraction experiments using an open-flow helium cryostat // Journal of Applied Crystallography. 2021. Vol. 54. P. 1271–1275.
87. Borodina U., Likhacheva A., Golovin A., Goryainov S., Rashchenko S.V., Korsakov A.V. Raman spectra of shortite Na2Ca2(CO3)3 compressed up to 8 GPa // High Pressure Research. 2018. Vol. 38. P. 293-302.
88. Romanenko A.V., Rashchenko S.V., Goryainov S., Likhacheva A., Korsakov A. EXPRESS: In situ Raman study of liquid water at high pressure // Applied Spectroscopy. 2017. Vol. 72. P. 847-852.
89. Rashchenko S.V., Goryainov S., Romanenko A.V., Golovin A.V., Korsakov A.V., Moine B.N., Mikhno A.O. High-pressure Raman study of neyerereite from Oldoinyo Lengai // Journal of Raman Spectroscopy. 2017. Vol. 48. P. 1438-1442.
90. Likhacheva A., Chanyshev A.D., Goryainov S., Rashchenko S.V., Litasov K.D. High-pressure-high-temperature (HP-HT) stability of polytetrafluoroethylene: Raman Spectroscopic study up to 10 GPa and 600 // Applied Spectroscopy. 2017. Vol. 71. P. 1842-1848.
91. Rashchenko S.V., Shatskiy A.F., Ignatov M.A., Arefiev A.V., Litasov K.D. High-pressure synthesis and crystal structure of non-centrosymmetric K2Ca3(CO3)4 // CrystEngComm. 2021. Vol. 23. P. 6675–6681.
92. Likhacheva A.Y., Goryainov S.V., Rashchenko S.V., Dementiev S.N., Safonov O.G. In situ observation of chrysotile decomposition in the presence of NaCl-bearing aqueous fluid up to 5 GPa and 400 °C // Mineralogy and Petrology. 2021. Vol. 115. P. 213–222.
93. Goryainov S.V., Likhacheva A.Y., Shatskiy A.F., Rashchenko S.V. In situ Raman Study of ОН-Perovskite MgSi(OH)6 at High Р–Т Parameters (up to 14 GPa, 420°С) // Bulletin of the Russian Academy of Sciences: Physics. 2020. Vol. 84. P. 1123–1125.
94. Borodina U., Goryainov S., Oreshonkov A., Shatskiy A., Rashchenko S. Raman study of 3.65 Å-phase MgSi(OH)6 under high pressure and the bands assignment // High Pressure Research. 2020. Vol. 40. P. 495–510.
95. Gavryushkin P.N., Bekhtenova A., Lobanov S.S., Shatskiy A., Likhacheva A.Yu., Sagatova D., Sagatov N., Rashchenko S.V., Litasov K.D., Sharygin I.S., Goncharov A.F., Prakapenka, V.B., Higo, Y. High-pressure phase diagrams of Na2CO3 and K2CO3 // Minerals. 2019. Vol. 9. P. 599.
96. Likhacheva A.Y., Rashchenko S.V., Musiyachenko K.A., Korsakov A.V., Collings I.E., Hanfland M. Compressibility and structure behaviour of maruyamaite (K-tourmaline) from the Kokchetav massif at high pressure up to 20 GPa // Mineralogy and Petrology. 2019. Vol. 113. P. 613–623.
97. Likhacheva A.Y., Goryainov S.V., Rashchenko S.V., Safonov O.G. Peculiarities of Serpentine Decomposition in the Presence of Alkaline Chloride: Raman Study at High Pressure and Temperature // Bulletin of the Russian Academy of Sciences: Physics. 2019. Vol. 83. P. 680–682.
98. Kozlenko D.P., Dubrovinsky L., Kichanov S.E., Lukin E., Centarola V., Chumakov A.I., Savenko B.N. Magnetic and electronic properties of magnetite across the high pressure anomaly // Sci. Rep. 2019. Vol. 9. P. 4464.
99. Matrosova E.A., Ismailova L., Bobrov A.V., Bykova E., Bykov M., Glazirin K., Bindi L., Ovsyannikov A.V., Aksenov S.M., Pushcharovsky D.Yu., Dubrovinsky L. Compressibility of two Na-rich clinopyroxenes: a synchrotron single-crystal X-ray diffraction study // Am. Mineral. 2019. 10.2138/am-2019-6658.
100. Yusenko K.V., Khandarkhaeva S., Fedotenko T., Pakhomova A., Gromilov S.A., Dubrovinsky L., Dubrovinskaia N. Equations of state of rhodium, iridium and their alloys up to 70 GPa // Journal of Alloys and Compounds. 2019. Vol. 788. P. 212-218.
101. Tasnádi F., Bock F., Ponomareva A.V., Bykov M., Khandarkhaeva S., Dubrovinsky L., Abrikosov I.A. Thermodynamic and electronic properties of ReN2 polymorphs at high pressure // Physical Review B. 2021. Vol. 104. P. 184103.
102. Meier T., Aslandukova A., Trybel F., Laniel D., Ishii T., Khandarkhaeva S., Dubrovinskaia N., Dubrovinsky L. In situ high-pressure nuclear magnetic resonance crystallography in one and two dimensions // Matter and Radiation at Extremes. 2021. Vol. 6. P. 068402.
103. Laniel D., Aslandukova A.A., Aslandukov A.N., Fedotenko T., Chariton S., Glazyrin K., Prakapenka V.B., Dubrovinsky, L.S., Dubrovinskaia, N. High-Pressure Synthesis of the β-Zn3N2 Nitride and the α-ZnN4 and β-ZnN4 Polynitrogen Compounds // Inorganic Chemistry. 2021. Vol. 60. P. 14594–14601.
104. Aslandukov A., Aslandukova A., Laniel D., Koemets I., Fedotenko T., Yuan L., Steinle-Neumann G., Glazyrin K., Hanfland M., Dubrovinsky L., Dubrovinskaia N. High-Pressure Yttrium Nitride, Y5N14, Featuring Three Distinct Types of Nitrogen Dimers // Journal of Physical Chemistry C. 2021. Vol. 125. P. 18077–18084.
105. Koemets E., Fedotenko T., Khandarkhaeva S., Bykov M., Bykova E., Thielmann M., Chariton S., Aprilis G., Koemets I., Glazyrin K., Liermann H.-P., Hanfland M., Ohtani E., Dubrovinskaia N., McCammon C., Dubrovinsky L. Chemical Stability of FeOOH at High Pressure and Temperature, and Oxygen Recycling in Early Earth History // European Journal of Inorganic Chemistry. 2021. Vol. 2021. P. 3048–3053.
106. Ishii T., Criniti G., Bykova E., Dubrovinsky L., Katsura T., Arii H., Kojitani H., Akaogi M. High-pressure syntheses and crystal structure analyses of a new low-density CaFe2O4-related and CaTi2O4-type MgAl2O4 phases // American Mineralogist. 2021. Vol. 106. P. 1105–1112.
107. Bykov M., Fedotenko T., Chariton S., Laniel D., Glazyrin K., Hanfland M., Smith J.S., Prakapenka V.B., Mahmood M.F., Goncharov A.F., Ponomareva A.V., Tasnadi F., Abrikosov I., Masood T.B., Hotz I., Rudenko A.N., Katsnelson M.I., Dubrovinskaia N., Dubrovinsky L., Abrikosov I.A. High-Pressure Synthesis of Dirac Materials: Layered van der Waals Bonded BeN4 Polymorph // Physical Review Letters. 2021. Vol. 126. P. 175501.
108. Bykov M., Bykova E., Ponomareva A.V., Abrikosov I.A., Chariton S., Prakapenka V.B., Mahmood M.F., Dubrovinsky L., Goncharov A.F. Stabilization of Polynitrogen Anions in Tantalum–Nitrogen Compounds at High Pressure // Angewandte Chemie. 2021. Vol. 60. P. 9003–9008.
109. Zhang D., Dera P.K., Eng P.J., Stubbs J.E., Zhang J.S., Prakapenka V.B., Rivers M.L. High pressure single crystal diffraction at PX^2 // J. Vis. Exp. 2017. Vol. 119. P. 54660.
110. Xu J., Zhang D., Fan D., Downs R.T., Hu Yi, Dera P.K. Isosymmetric pressure-induces bonding increase changes compression behavior of clynopyroxenes across jadeite-aegirine solid solution in subduction zones // JRG Solid Earth. 2017. Vol. 122. P. 142-157.
111. Lai X., Zhu F., Liu J., Zhang D., Hu Yi, Finkelstein G.J., Dera P., Chen B. The high-pressure anisotropic thermoelastic properties of a potential inner core carbon-bearing phase, Fe7C3, by single-crystal X-ray diffraction // Am. Mineral. 2018. Vol. 103. P. 1568-1574.
112. Shelton H.L., Dera P., Tkachev S. Evolution of interatomic and intermolecular interactions and polymorphism of melamine at high pressure // Crystals. 2018. Vol. 8. P. 265.
113. Zhou W.-Y., Zhang J.S., Huang Q., Lai X., Chen B., Dera P., Schmandt B. High pressure-temperature single-crystal elasticity of ringwoodite: Implications for detecting the 520 discontinuity and metastable ringwoodite at depths greater than 660 km // Earth and Planetary Science Letters. 2022. Vol. 579. P. 117359.
114. Gajda R., Zhang D., Parafiniuk J., Dera P., Woźniak K. Tracing electron density changes in langbeinite under pressure // IUCrJ. 2022. Vol. 9. P. 146–162.
115. Zhang J.S., Irifune T., Hao M., Zhang D., Hu Y., Tkachev S., Dera P., Chen J., Jiang Y.-B., Brearley A.J., Bass J.D., Prakapenka V. Grain size dependent high-pressure elastic properties of ultrafine micro/nanocrystalline grossular // Scientific Reports. 2021. Vol. 11. P. 22481.
116. Liu Z.Y., Shan P.F., Chen K.Y., Marshall M., Zhang S., Yong T., Deng H.S., Yin X., Ding Y., Weng H.M., Uwatoko Y., Dera P., Xie W., Sui Y., Cheng J.-G. High-pressure insulating phase of with collapsed volume // Physical Review B. 2021. Vol. 104. P. 024105.
117. Huang S., Wu X., Zhu F., Lai X., Li J., Neill O.K., Qin S., Rapp R., Zhang D., Dera P., Chariton S., Prakapenka V.B., Chen B. High-Pressure Phase Stability and Thermoelastic Properties of Iron Carbonitrides and Nitrogen in the Deep Earth // Journal of Geophysical Research: Solid Earth. 2021. Vol. 126. P. e2021JB021934.
118. Xu J., Fan D., Zhang D., Li B., Zhou W., Dera, P.K. Investigation of the crystal structure of a low water content hydrous olivine to 29.9 GPa: A high-pressure single-crystal X-ray diffraction study // American Mineralogist. 2020. Vol. 105. P. 1857–1865.
119. Hao M., Zhang J.S., Pierotti C.E., Zhou W.-Y., Zhang, D., Dera, P. The seismically fastest chemical heterogeneity in the Earth's deep upper mantle—implications from the single-crystal thermoelastic properties of jadeite // Earth and Planetary Science Letters. 2020. Vol. 543. P. 116345.
120. Zhu F., Liu J., Lai X., Xiao Y., Prakapenka V., Bi W., Alp E.E., Dera P., Chen B., Li J. Synthesis, Elasticity, and Spin State of an Intermediate MgSiO3-FeAlO3 Bridgmanite: Implications for Iron in Earth's Lower Mantle // Journal of Geophysical Research: Solid Earth. 2020. Vol. 125. P. e2020JB019964.
121. Pina-Binvignat F.A., Malcherek T., Angel R.J., Paulmann C., Schlüter J., Mihailova B. Effect of radiation-induced structural damage on the structural response of zircon to high pressures // Physics and Chemistry of Minerals. 2018. Vol. 45. P. 981-993.
122. Angel R.J., Alvaro M., Nestola F. 40 years of mineral elasticity: a critical review and a new parameterisation of Equations of State for mantle olivines and diamond inclusions // Physics and Chemistry of Minerals. 2018. Vol. 45. P. 95-113.
123. Angel R.J., Alvaro M., Miletich R., Nestola F. A simple and generalised P-T-V Eos for structural phase transitions, implemented in EosFit and applied to quartz // Contributions to Mineralogy and Petrology. 2017. Vol. 172. P. 29.
124. Milani S., Angel R.J., Scandolo L., Mazzucchelli M.L., Boffa-Ballaran T., Klemme S., Domeneghetti M.C., Miletich R., Scheidl K.S., Derzsi M., Tokar K., Prencipe M., Alvaro M., Nestola F. Thermo-elastic behaviour of grossular garnets at high pressures and temperatures // American Mineralogist. 2017. Vol. 102. P. 851-859.
125. Morana M., Mihailova B., Angel R.J., Alvaro M. Quartz metastability at high pressure: what new can we learn from polarized Raman spectroscopy? // Physics and Chemistry of Minerals. 2020. Vol. 47. P. 34.
126. Gilio M., Scambelluri M., Angel R.J., Alvaro M. The contribution of elastic geothermobarometry to the debate on HP versus UHP metamorphism // Journal of Metamorphic Geology. 2021.
127. Campomenosi N., Scambelluri M., Angel R.J., Hermann J., Mazzucchelli M.L., Mihailova B., Piccoli F., Alvaro M. Using the elastic properties of zircon-garnet host-inclusion pairs for thermobarometry of the ultrahigh-pressure Dora-Maira whiteschists: problems and perspectives // Contributions to Mineralogy and Petrology. 2021. Vol. 176. P. 36.
128. Gilio M., Angel R.J., Alvaro M. Elastic geobarometry: How to work with residual inclusion strains and pressures // American Mineralogist. 2021. 106. P. 1530–1533.
129. Murri M., Alvaro M., Angel R.J., Prencipe M., Mihailova B.D. The effects of non-hydrostatic stress on the structure and properties of alpha-quartz // Physics and Chemistry of Minerals. 2019. Vol. 46. P. 487–499.
130. Stangarone C., Angel R.J., Prencipe M., Mihailova B., Alvaro M. New insights into the zircon-reidite phase transition // American Mineralogist, 2019. Vol. 104. P. 830–837.

Методы и подходы, общий план работ:
Для достижения поставленных задач предлагается использовать следующие методы и подходы.
1. Электронно-зондовый микроанализ для определения особенностей химического состава исследуемых природных и синтетических образцов.
2. Монокристальный рентгеноструктурный анализ (РСА) при комнатных условиях с использованием лабораторных монокристальных дифрактометров.
3. Монокристальный рентгеноструктурный анализ при повышенных (до 1000 ºС) температурах с использованием лабораторных монокристальных дифрактометров с высокотемпературной приставкой.
4. Порошковая рентгенография для определения фазового состава синтетических образцов и первичной идентификации природных.
5. Порошковая терморентгенография, а также дилатометрия и дифференциальная сканирующая калориметрия (при необходимости).
6. Монокристальный рентгеноструктурный анализ при высоких давлениях с использованием алмазных наковален и синхротронного монохроматического рентгеновского излучения.
7. Рамановская спектроскопия при комнатных условиях, а также повышенных температурах и / или давлениях.
8. Квантово-химические расчеты с использованием метода функционала электронной плотности (DFT)

Метод РСА, предлагаемый, в качестве основного в настоящем проекте позволяет получить наиболее точные и полные данные о состоянии вещества при экстремальных условиях. Это особенно важно при исследовании низкосимметричных соединений (таких как полевые шпаты) при экстремальных условиях, когда дифракционные пики становятся более широкими и менее интенсивными.
Выполнение исследований in situ при экстремальных условиях возможно за счет использования ячеек с алмазными наковальнями (для высоких давлений) и кварцевых капилляров (для высоких температур).
При возникновении новых структур с необычной координацией (SiO5, BeO5 и т.д.) для уточнения наличия связей на основании полученных структурных данных будут проведены квантово-химические расчеты с использованием метода функционала электронной плотности (DFT) с применением комплекса квантово-химических программ CRYSTAL14 (Dovesi R, et al., 2014).

Общий план работ с разбивкой по годам:
В ходе работ по проекту предполагается исследовать кристаллические структуры в широком интервале температур и давлений, получить данные об областях термической и / или барической стабильности, фазовых превращениях, рассчитать тензоры и коэффициенты термического расширения и барического сжатия, создать общие кристаллохимические правила реализации структур полевых шпатов в зависимости от их исходной топологии, состава и T,P условий.

Июль 2022 – июнь 2023
1. Отбор монокристаллов природных образцов (парацельзиана, цельзиана филатовита, дмиштейнбергита, святославита), пригодных для РСА и исследование их химического состава.
2. Синтез соединений со структурой полевого шпата разной топологии (полевого шпата и парацельзиана) составов SrB2Ge2O8, SrGa2Ge2O8, BaGa2Ge2O8 и их первичная характеризация методом порошковой дифракции.
3. Исследование термического поведения полиморфных модификаций BaAl2Si2O8 (т.е. минералов цельзиана, парацельзиана, а также синтетического гексацельзиана) методами порошковой и монокристальной рентгеновской дифракции.
4. Исследование поведения цельзиана и гексацельзиана при высоких давлениях методом монокристального РСА.
5. Исследование термического поведения синтетического BaZn2As2O8∙H2O методами монокристального РСА и Рамановской спектроскопии.

Июль 2023 – июнь 2024
1. Синтез различных полиморфных модификаций соединений SrAl2Si2O8, PbB2Si2O8, CaB2Ge2O8, CaGa2Ge2O8 и их первичная характеризация методом порошковой дифракции.
2. Исследование поведения синтетического BaZn2As2O8∙H2O и его безводного аналога BaZn2As2O8 при высоких давлениях методом монокристального РСА.
3. Исследование поведения синтетического SrB2Ge2O8 при высоких температурах (методом порошковой рентгеновской дифракции) и давлениях (методом РСА).
4. Исследование синтетических SrGa2Ge2O8 и BaGa2Ge2O8 при высоких температурах методом порошковой рентгеновской дифракции.
5. Исследование поведения синтетического PbBe2P2O8 при высоких давлениях методами монокристального РСА и Рамановской спектроскопии.
6. Исследование поведения синтетических CaBe2P2O8 и SrBe2P2O8 при высоких давлениях методом Рамановской спектроскопии.

Июль 2024 – июнь 2025
1. Исследование полиморфных модификаций CaAl2Si2O8 (святославита и дмиштейнбергита) при высоких давлениях методом монокристального РСА.
2. Исследование поведения филатовита при высоких температурах методом монокристального РСА.
3. Исследование синтетических образцов PbB2Si2O8, CaB2Ge2O8, CaGa2Ge2O8 при высоких температурах методом порошковой дифракции.
4. Исследование гексагональной модификации SrAl2Si2O8 при высоких температурах методом монокристального РСА.

Ожидаемые результаты с разбивкой по годам:
Июль 2022 – июнь 2023
1. Рассчитанные химические формулы всех природных образцов (парацельзиана, цельзиана, филатовита, дмиштейнбергита, святославита).
2. Получены и охарактеризованы монофазные образцы составов SrB2Ge2O8, SrGa2Ge2O8, BaGa2Ge2O8. В случае невозможности получения монофазных образцов, отобраны монокристаллы различных фаз, пригодные для РСА.
3. Полные данные о поведении BaAl2Si2O8 (цельзиана, парацельзиана и гексацельзиана) при высоких температурах и давлениях (вычислены параметры элементарной ячейки (ПЭЯ) при различных температурах и давлениях, коэффициенты термического расширения (КТР) и барического сжатия, определены температуры и давлениях фазовых переходов, уточнены структуры высокотемпературных и высокобарических полиморфов (при наличии)). Выявлены механизмы, а также сходства и различия термических и барических деформаций указанных соединений в зависимости от исходной топологии каркаса / слоя.
4. Полные данные о термическом поведении BaZn2As2O8∙H2O, а именно – уточнение структуры при различных температурах, определение температуры дегидратации и фазового перехода (при наличии), вычисление КТР, анализ эволюции Рамановских спектров при увеличении температуры.

По результатам работы за первый год планируется публикация не менее 2 статей в ведущих мировых журналах в области кристаллографии, минералогии, химии твердого тела или геологии.

Июль 2023 – июнь 2024
1. Получены и охарактеризованы монофазные образцы составов SrAl2Si2O8, PbB2Si2O8, CaB2Ge2O8, CaGa2Ge2O8. В случае невозможности получения монофазных образцов, отобраны монокристаллы различных фаз, пригодные для РСА.
2. Полные данные о поведении BaZn2As2O8∙H2O и BaZn2As2O8 при высоких давлениях, (вычислены ПЭЯ при различных давлениях, уравнения состояния, определены давлениях фазовых переходов, уточнены структуры высокобарических полиморфов (при наличии)). Проведен анализ и сопоставления поведения гидратированного и дегидратированного каркаса.
3. Полные данные о поведении SrB2Ge2O8 при высоких температурах (вычислены ПЭЯ при различных температурах, КТР, определены температуры фазовых переходов или температурный диапазон стабильности) и давлениях (уточнение структуры до и после фазового перехода (при наличии), расчет уравнений состояния, коэффициентов сжимаемости, определение диапазона стабильности).
4. Полные данные о поведении SrGa2Ge2O8 и BaGa2Ge2O8 при высоких температурах, включая вычисление ПЭЯ при различных температурах, КТР, определение температуры фазовых переходов или температурного диапазона стабильности. Сопоставление термического поведения галлогерманатов в зависимости от внекаркасного катиона (Sr, Ba). Сопоставление высокотемпературного поведения изоструктурных алюмо- и боросиликатов с галлогерманатами.
5. Полные данные о поведении PbBe2P2O8 при высоких давлениях, расчет уравнений состояния и коэффициентов сжимаемости, а также анализ эволюции Рамановских спектров и их сопоставление с монокристальными рентгеноструктурными данными. Сопоставление поведения PbBe2P2O8 с изученным ранее CaBe2P2O8.
6. Данные по эволюции Рамановских спектров CaBe2P2O8 и SrBe2P2O8 при высоких давлениях и сопоставление их поведения с исследованными методом РСА PbBe2P2O8 и CaBe2P2O8.

По результатам работы за второй год планируется публикация не менее 3 статей в ведущих мировых журналах в области кристаллографии, минералогии, химии твердого тела или геологии.

Июль 2024 – июнь 2025
1. Полные данные о поведении CaAl2Si2O8 (святославита и дмиштейнбергита) при высоких давлениях, включая уточнение структур после фазовых переходов (если есть), расчет уравнений состояния и коэффициентов сжимаемости. Сопоставление поведения различных модификаций CaAl2Si2O8 в зависимости от исходной топологии каркаса / слоя.
2. Полные данные о поведении филатовита при высоких температурах, включая уточнение структур при различных температурах, вычисление КТР, определение температуры фазовых переходов или температурного диапазон стабильности.
3. Полные данные о поведении PbB2Si2O8, CaB2Ge2O8, CaGa2Ge2O8 при высоких температурах, включая вычисление ПЭЯ при различных температурах, КТР, определение температуры фазовых переходов или температурного диапазон стабильности. При обнаружении новых полиморфных модификаций будет дополнительно проведено монокристальное исследование новых фаз.
4. Анализ и сопоставление поведения при повышенной температуре полиморфных модификаций CaAl2Si2O8 и BaAl2Si2O8.
5. Полные данные о поведении гексагонального SrAl2Si2O8 при высоких температурах, включая уточнение структур при различных температурах, вычисление КТР, определение температуры фазовых переходов или температурного диапазон стабильности.
6. Обобщение полученных данных о полиморфизме и термической стабильности полиморфных модификаций MAl2Si2O8 (M = Ca, Sr, Ba) в зависимости от состава. Сопоставление полученных данных с аналогичными боросиликатными, борогерманатными и галлогерманатными минералами и материалами.
7. Выявление закономерностей термических и барических деформаций соединений группы полевого шпата в зависимости от химического состава и исходной топологии.

По результатам работы за третий год планируется публикация не менее 3 статей в ведущих мировых журналах в области кристаллографии, минералогии, химии твердого тела или геологии.

Всего по результатам работ по проекту планируется опубликовать 9 статей в ведущих мировых журналах. Ожидается, что, по крайней мере, 3 из них будут опубликованы в журналах из 1-ого квартиля по спискам JCR или Scimago.

Задел:
Руководитель настоящего проекта имеет опыт в проведении кристаллохимических исследований минералов и синтетических соединений, как при комнатных условиях, так и при повышенных температурах и давлениях:
1. Исследования при повышенных температурах:
а. Проведено терморентгенографическое исследование (как по порошковым, так и по монокристальным данным) ряда минералов и синтетических соединений различного состава и строения, вычислены их коэффициенты термического расширения [1-9].
b. Для каркасных ряда соединений предложены механизмы термического расширения и композиционных деформаций [2-3, 8-9].
c. Впервые обнаружен обратимый полиморфный переход в окаямалите Ca2B2SiO7, сопровождающийся понижением симметрии, и определена кристаллическая структура его высокотемпературной модификации [6].
2. Исследования при повышенных давлениях проведены в тесном сотрудничестве с немецкими коллегами группы проф. Л.С. Дубровинским:
a. Исследовано поведение 9 каркасных минералов группы полевого шпата различной топологии при высоких давлениях [10-15]: обнаружены новые высокобарические полиморфные модификации, сопровождающиеся последовательным изменением координационных полиэдров Si, Al, Be, P от тетраэдров TO4 через тригональные дипирамиды TO5 до октаэдров TO6.
b. Исследовано поведение 2 слоистых минералов группы гадолинита при высоких давлениях [16-17]: показано влияние химического состава минерала на давления фазовых переходов.
3. Проведены квантово-химические расчеты методом функционала электронной плотности.
a. Для подтверждения существования катион-кислородных связей в высокобарической модификации датолита [16].
b. Для определения Se-Cl взаимодействий в структурах селенит-хлоридов [18].
с. Для подтверждения экспериментальных Рамановских спектров [13].

Указанные публикации также являются подтверждением успешного сотрудничества членов научного коллектива данного проекта. Руководитель научного коллектива имеет 5 совместных публикаций с Верещагиным О.С. [7–9, 19–20], 3 из которых по тематике предлагаемого проекта. С Бритвиным С.Н. имеется 3 совместные публикации [19–21], результаты для которых были получены в ходе выполнения проекта РНФ № 18-17-00079 «Природные фосфиды как индикаторы эволюции вещества планетарных систем» (рук. Бритвин С.Н.). Несмотря на отсутствие на настоящий момент совместных публикаций с Юхно В.А., можно быть уверенным в успешности совместной работы, так как область ее научных интересов сосредоточена на синтезе и исследовании термического поведения боросиликатов и боратов различного состава и строения [22–28]. Шагова А.К. является студентом первого курса магистратуры и на настоящий момент не имеет публикаций. Однако она зарекомендовала себя, как очень трудолюбивого и способного студента, успешно проводит эксперименты по исследованию поведения слоистых минералов методами Рамановской спектроскопии при обычных условиях, а также методами порошковой и монокристальной рентгеновской дифракции при повышенных температурах, в связи с чем, ее участие в проекте будет плодотворным.

Полученные ранее научные результаты вошли в такие курсы, разработанные и читаемые на каф. кристаллографии Института Наук о Земле СПбГУ для магистров, как «Использование установок Megascience для исследования структуры минералов и материалов» и «Кристаллохимия минералов и материалов в экстремальных условиях».

1. Gorelova L., Krzhizhanovskaya M., Bubnova R. Thermal expansion of SrB2Si2O8 borosilicate. // Phys. Chem. Glasses. 2012. Vol. 38. № 6. P. 872–875. (in Russian)
2. Krzhizhanovskaya M., Gorelova L., Bubnova R., Filatov S. Synthesis, crystal structure and thermal behavior of Ba3B6Si2O16 // Z. Kristallogr. 2013. Vol. 228. P. 544–549.
3. Gorelova L.A., Filatov S.K., Krzhizhanovskaya M.G., Bubnova R.S. High-temperature behavior of danburite-like-borosilicates MB2Si2O8 (M = Ca, Sr, Ba) // Eur. J. Phys. Chem. Glasses. 2015. Vol. 56. № 5. P. 189–196.
4. Gorelova L.A., Bubnova R.S., Krivovichev S.V., Krzhizhanovskaya M.G., Filatov S.K. Thermal expansion and structural complexity of Ba silicates with tetrahedrally coordinated Si atoms // J. Solid State Chem. 2016. Vol. 235. P. 76–84.
5. Gorelova L.A., Krzhizhanovskaya M.G., Bubnova R.S. Thermal behavior of howlite, Ca2B5SiO9(OH)5 // Phys. Chem. Glasses. 2017. Vol. 43, N 6. P. 611–614.
6. Krzhizhanovskaya M.G., Gorelova L.A., Bubnova R.S., Pekov I.V., Krivovichev S.V. High-temperature crystal chemistry of layered calcium borosilicates: CaBSiO4(OH) (datolite), Ca4B5Si3O15(OH)5 (‘bakerite’) and Ca2B2SiO7 (synthetic analogue of okayamalite) // Phys. Chem. Minerals. 2018. Vol. 45, N 5. P. 463–473.
7. Gorelova L.A., Vereshchagin O.S., Cuchet S., Shilovskikh V.V., Pankin D. Low-temperature crystal chemistry of hingganite-(Y), from the Wanni Glacier, Switzerland // Minerals. 2020. Vol. 10. P. 322.
8. Gorelova L.A., Panikorovskii T.L., Pautov L.A., Vereshchagin O.S., Krzhizhanovskaya M.G., Spiridonova D.V. Temperature- versus compositional-induced structural deformations of gadolinite group minerals with various Be/B ratio // J. Solid State Chem. 2021. Vol. 299. P. 122187.
9. Gorelova L.A., Vereshchagin O.S., Kasatkin A.V. Thermal expansion and polymorphism of slawsonite SrAl2Si2O8 // Minerals. 2021. Vol. 11. P. 1150.
10. Pakhomova A., Bykova E., Bykov M., Glazyrin K., Gasharova B., Liermann H.-P., Mezouar M., Gorelova L., Krivovichev S., Dubrovinsky L. A closer look into close packing: pentacoordinated silicon in a high-pressure polymorph of danburite // IUCrJ. 2017. Vol. 4. P. 671–677.
11. Pakhomova A., Aprilis G., Bykov M., Gorelova L., Krivovichev S., Dubrovinsky L. (2019) Penta- and hexa-coordinated Be and P in high-pressure modifications of hurlbutite, CaBe2P2O8. Nature Communications. 2019. Vol. 10. P. 2800.
12. Gorelova L.A., Pakhomova A.S., Krivovichev S.V., Dubrovinsky L.S., Kasatkin A.V. High pressure phase transitions of paracelsian BaAl2Si2O8 // Sci. Rep. 2019. Vol. 9. P. 12652.
13. Gorelova L.A., Pakhomova A.S., Krzhizhanovskaya M.G., Winkler B., Krivovichev S.V., Dubrovinsky L.S. Pressure-induced phase transitions in danburite-type borosilicates // J. Phys. Chem. C. 2020. Vol. 124. P. 26048–26061.
14. Pakhomova A., Simonova D., Koemets I., Koemets E., Aprilis G., Bykov M., Gorelova L., Fedotenko T., Prakapenka V., Dubrovinsky L. Polymorphism of feldspars above 10 GPa // Nat. Comm. 2020. Vol. 11. P. 2721.
15. Gorelova L.A., Pakhomova A.S., Krzhizhanovskaya M.G., Pankin D.V., Krivovichev S.V., Dubrovinsky L.S., Kasatkin A.V. Crystal structure evolution of slawsonite SrAl2Si2O8 and paracelsian BaAl2Si2O8 upon compression and decompression // J. Phys. Chem. C. 2021. Vol. 125. P. 13014–13023.
16. Gorelova L.A., Pakhomova A.S., Aprilis G., Dubrovinsky L., Krivovichev S.V. Pentacoordinated silicon in the high-pressure modification of datolite, CaBSiO4(OH) // Inorg. Chem. Front. 2018. Vol. 5. P. 1653–1660.
17. Gorelova L.A., Pakhomova A.S., Krivovichev S.V., Kasatkin A.V., Dubrovinsky L.S. Compressibility of hingganite-(Y): high-pressure single crystal X-ray diffraction study // Phys. Chem. Minerals. 2020. Vol. 47. P. 22.
18. Krivovichev S.V., Gorelova L.A. Se–Cl interactions in selenite Chlorides: a theoretical study // Crystals. 2018. Vol. 8. P. 193.
19. Britvin S.N., Vereshchagin O.S., Shilovskikh V.V., Krzhizhanovskaya M.G., Gorelova L.A., Vlasenko N.S., Pakhomova A.S., Zaitsev A.N., Zolotarev A.A., Bykov M., Lozhkin M.S., Nestola F. Discovery of terrestrial allabogdanite (Fe,Ni)2P, and the effect of Ni and Mo substitution on the barringerite-allabogdanite high-pressure transition // Am. Mineral. 2021. Vol. 106. P. 944–952.
20. Britvin S.N., Vlasenko N.S., Aslandukov A., Aslandukova A., Dubrovinsky L., Gorelova L.A., Krzhizhanovskaya M.G., Vereshchagin O.S., Bocharov V.N., Shelukhina Y.S., Lozhkin M.S., Zaitsev A.N., Nestola F. Natural cubic perovskite, Ca(Ti,Si,Cr)O3–δ, a versalite potential host for rock-forming and less-common elements up to Earth’s mantle pressure // Am. Mineral. 2021. Doi: 10.2138/am-2022-8186.
21. Britvin S.N., Krzhizhanovskaya M.G., Zolotarev A.A., Gorelova L.A., Obolonskaya E.V., Vlasenko N.S., Shilovskikh V.V., Murashko, M.N. Crystal chemistry of schreibersite, (Fe,Ni)3P // Am. Mineral. 2021. Vol. 106. P. 1520–1529.
22. Бубнова, Р.С., Волков С.Н., Юхно В.А., Кржижановская М.Г. Кристаллическая структура низкотемпературной модификации β-Ca3B2SiO8, фазовый переход и термическое расширение обеих модификаций // Физика и химия стекла. 2016. Т. 42. № 4. С. 483-494.
23. Юхно В.А., Кржижановская М.Г., Бубнова Р.С. Новые твердые растворы Сa3B2+xSi1–xO8–x/2 // Физика и химия стекла. 2017. Т. 43. № 5. С. 547-550.
24. Volkov S., Yukhno V., Bubnova R., Shilovskikh V. β-Ca11B2Si4O22: Six-fold twinning, crystal structure and thermal expansion // Z. Kristallogr. 2018. Vol. 233. No. 6. P. 379-390.
25. Yukhno V.A., Bubnova R.S., Povolotskiy A.V., Volkov S.N., Kolesnikov I.E., Krzhizhanovskaya M.G., Ugolkov V.L. Novel solid solutions of Ca3–1.5xYbx□0.5xB2SiO8: Synthesis, crystal structure, luminescence and thermal properties // Solid State Sciences. 2018. Vol. 83. P. 82-89.
26. Bubnova R., Yukhno V., Krzhizhanovskaya M., Filatov S. Thermal expansion of alkaline-earth borates // Acta crystallogr. A. 2019. V. 75, P. E274-E274
27. Юхно В.А., Поволоцкий А.В., Кржижановская М.Г., Колесников И.Е., Бубнова Р.С. Новые твердые растворы Ca3–1.5xErx□0.5xB2SiO8: Синтез, фазовый переход под воздействием изоморфных замещений и температуры, термическое расширение и люминесцентные свойства полиморфов // Физика и химия стекла. 2020. Т. 46. № 5. С. 497-508.
28. Yukhno V., Volkov S., Bubnova R., Povolotskiy A., Ugolkov V. High-temperature γ ↔ β′ ↔ α phase transitions in Ca2B2O5: thermal expansion and crystal structure of α-phase // Solid State Sciences. 2021. Vol. 121. P. 106726.