Лаборатория микро- и наноисследований

Руководитель лаборатории: вед. н.с. к.г.-м.н. Иванов Владимир Викторович

Список научных сотрудников лаборатории

История лаборатории микро- и наноисследований начинается с 1999 г. (до ноября 2010 г. называлась сектором, позже лабораторией анализа благородных металлов), когда институтские подразделения физико-химической направленности были объединены в Аналитический центр ДВГИ из восьми профильных секторов.

Научно-исследовательская и практическая деятельность лаборатории строится с учетом планов НИР и приборной вооруженности института. Основные направления научно-практической деятельности лаборатории:

• Химико-аналитическое сопровождение исследований, проводимых другими структурными подразделениями ДВГИ ДВО РАН, академическими институтами и вузами Дальнего Востока, а также научных учреждений других регионов, в том числе и из зарубежья.
• Инструментальные (физико-химические) исследования по определению содержания и/или форм присутствия различных металлов (Au, Ag, Pt, Pd, Rh, Hg, РЗЭ и др.) в горных породах, рудах, минеральном сырье и технологических продуктах. В том числе в связи с тематическими и хоздоговорными работами по заказу геологоразведочных организаций и крупных недропользователей, которые выполняют поиски, оценку и эксплуатацию месторождений.
• Проведение для ведомств и организаций специализированных экспертиз, консультаций по составу и происхождению техногенных (современные и древние артефакты, сплавы металлов; керамика, композиты, покрытия и т.д.) и природных объектов.
• Участие в межлабораторных аттестациях стандартных геологических образцов и продуктов металлургии.
• Проведение самостоятельных фундаментальных и научно-прикладных работ по исследованию типоморфизма благороднометалльных минералов и их ассоциаций, геохимии и генезису формационно разнотипного оруденения. При этом используется пополняемая оригинальная коллекция образцов, собранных за многие годы при полевых работах на месторождениях России, Китая, Кореи, США и других стран.

Основа методологии работ лаборатории по качественной и количественной характеристике макро- и микроразмерной рудной минерализации разной природы – комплексное применение имеющих в лаборатории методов анализа: гранулометрического (ситовой и лазерный варианты), элементного и молекулярного (различная спектрометрия), минералогического (оптическая и электронная микроскопия; твердометрия) и радиометрического.

Одно из приоритетных направлений научных исследований лаборатории − решение междисциплинарных задач по получению новой информации о природных и техногенных дисперсных системах с микро- и наноразмерной вкрапленностью минералов стратегических металлов. Природные системы с тонкодисперсным рудным веществом представлены в наших разработках объектами трех классов – гидротермально-осадочного (в низко-, умеренно- и высокоуглеродистых седиментолитах), гидротермально-метаморфогенного (в шунгитах, графитистых сланцах и гранито-гнейсах) и гидротермально-магматогенного. На примере молодых и древних рудных образований различной формационной принадлежности многих регионов оптимизирован комплекс аналитических средств по оценке особенностей распределения и форм нахождения Au, Ag, Cu, Pt, Pd, Te, Se, Sb, As, Co, Ni, Bi, Hg, Re и др.

Этому способствует имеющийся в лаборатории оптимальный набор исследовательского и вспомогательного оборудования от мировых производителей.

При механической пробоподготовке используются дробильно-измельчительный и измерительный комплекс Fritsch; при химической (пробирный анализ на Au, Ag, Pt, Pd и Rh) – автоматизированная печь тигельной плавки Ceramics DFC-810B.

На атомно-абсорбционных спектрометрах с пламенной и электротермической атомизацией Shimadzu AA-6800 и Thermo Electron SolAAR M6, а также на энергодисперсионных рентгенофлуоресцентных pXRF спектрометрах Olympus cерии Delta и Innov-X серии Alpha-6000 проводится элементный анализ горных пород, руд, почв и искусственных материалов (металлов, композитов и др.). Для молекулярной спектрометрии микропроб веществ применяется ИК-Фурье-спектрометр Thermo Scientific Nicolet 6700 с интегрированным к нему ИК-микроскопом Nicolet Continuum.

Элементный микрорентгеноспектральный анализ минеральных зерен, изучение их анатомии, скульптуры поверхности и поздних новообразований обеспечивают двулучевой (электронная SEM и ионная FIB колонны для модифицирования зерен ионами галлия) и однолучевые сканирующие электронные микроскопы (SEM) с энергодисперсионными (EDS) и волнодисперсионными (WDS) спектрометрами. Это приборные комплексы SEM-FIB-EDS "Tescan LYRA 3 XMH", SEM-EDS "Carl Zeiss EVO 50XVP", SEM-EDS-WDS "Jeol JSM 6490LV" и SEM-EDS "Jeol JSM-6000". Первый дополнен опцией для автоматизированного поиска и классифицирования нано- и микрофаз в гетерогенных монолитных и порошковых пробах. При глубокой вовлеченности в исследования аналитической электронной микроскопии, например, были выявлены:

- режимы кристаллизации золота из модельных растворов на подложки из углеродных материалов при изучении искусственных золото/углеродных систем.  В частности, на трансформированную поверхность углеродного волокна;

- специфика строения и состава вторичных «рубашек», патины, на бронзовых (с Au и Ag) археологических артефактах при их разрезании сфокусированным ионным пучком;

- необычные лентовидные микрокристаллы золота в палеозойских граптолитовых аргиллитах, диктионемовых сланцах, Прибалтийского палеобассейна;

- находки редких минералов, в частности, редко встречаемых  кристаллов колорадоита, теллурида ртути и теллура, в гидротермалитах Албазинского золоторудного месторождения (Приамгунье).

При петрографических, минераграфических и иных микроскопических исследованиях применяются поляризационные оптические микроскопы для проходящего и отраженного света: AxioImager D1, AxioPlan2, AxioStar и Eclipse LV100 Pol, а также стереомикроскопы для падающего и проходящего света с возможностью исследования в поляризованном свете и в режиме флуоресценции: Stemi, SteREO Discovery V12, SteREO Lumar V12, EZ4D, MS5 и SMZ800. При этом проводится минералогический анализ шлихов, протолочек и порошков; инструментальное определение (EDS- и WDS-микроанализ) состава веществ и материалов; измерение твердости (по Виккерсу) минералов, металлов и различных материалов на современном микротвердомере Shimadzu HMV-2; лазерная гранулометрия на анализаторе Shimadzu SALD-2300.

С применением SEM-EDS-WDS метода лаборатория участвовала в межинститутских экспериментах по воспроизводству механизмов накопления Au, Pt и Pd при предшествовавшему угленакоплению торфообразовании, а также по моделированию благороднометалльной биоминерализации с участием биомассы определенных штаммов микроскопических грибов, которые были выделены из бурых углей. По группе техногенных дисперсных систем проведены SEM-EDS и другие исследования отходов горного производства, продуктов сжигания углей и предметов иной антропогенной деятельности. Это касается выявления микро- и наноразмерных золото-медных (с примесью серебра) фаз в хвостах переработки руд, связанных породами ийолит-уртитовой серии (Хибины), в золах бурых углей и т.д.

Для кобальтмарганцевых корок подводных гор С-З Пацифики  во многом благодаря электронно-микроскопическим результатам нами предложена биогеохимическая концепция аутигенного кристаллогенезиса Ag−Au−Cu сплавов, включая механизмы биосорбции, биоаккумуляции и биотрансформации микробными клетками ионов металлов до их металлических элементарных нано- и микроформ.

На современных компьютерах с периферийными устройствами и программами для накопления, систематизации и создания тематических ГИС-продуктов постоянно обновляется оригинальный локальный проект по металлогении Дальневосточного региона.

Результаты исследований сотрудников лаборатории опубликованы в высокорейтинговых российских и международных изданиях, а также докладывались и обсуждались на многих отечественных и зарубежных научных и научно-практических форумах.

Обязательное требование для всех пользователей, заказчиков, клиентов при опубликовании результатов, полученных на оборудовании лаборатории, указывать в работе (монографии, статье, кандидатской диссертации, дипломе и т.д.), что анализы выполнены в центре коллективного пользования, полное название - Приморский центр локального элементного и изотопного анализа ДВГИ ДВО РАН, Владивосток