Научная тема: «ФОРМИРОВАНИЕ ПРОСТРАНСТВЕННЫХ НЕОДНОРОДНОСТЕЙ В РАСПРЕДЕЛЕНИИ ИЗОМОРФНЫХ КОМПОНЕНТОВ ПРИ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ ТВЕРДЫХ РАСТВОРОВ»
Специальность: 25.00.05
Год: 2009
Отрасль науки: Геолого-минералогические науки
Основные научные положения, сформулированные автором на основании проведенных исследований:
  1. Разработанное феноменологическое описание взаимодействия кристаллов твердых растворов с водными растворами разных составов опирается на анализ реакций встраивания-отрыва индивидуальных компонентов в поверхность кристалла. Полученные уравнения позволяют с единых позиций рассчитывать фазовые диаграммы, рассматривать кинетику роста и растворения кристаллов, обменные процессы на границе «кристалл-раствор» и распределение компонентов между твердым и водным растворами.
  2. Кинетическое упорядочение изоморфных атомов по разным позициям одной правильной системы точек (ростовая диссимметризация), порождая интенсивные оптические аномалии, сопровождается лишь незначительными искажениями координационных полиэдров и метрики решетки. Схема упорядочения атомов определяется структурой и симметрией фронта роста, а степень упорядочения возрастает к середине изомофрного ряда и падает с увеличением температуры и скорости роста кристалла.
  3. Секториальное распределение изоморфных компонентов и ростовая диссимметризация - родственные явления, которые определяются: (а) соотношением констант адсорбционного равновесия компонентов для неэквивалентных позиций, ступеней и граней кристалла; (б) величиной напряжений несоответствия между подложкой и нарастающим слоем; (в) степенью диффузионной релаксации в поверхностном слое и объеме кристалла. Секториальность подчиняется в целом тем же закономерностям, что и ростовая диссимметризация, но обнаруживает более сложное поведение в зависимости от состава кристалла и условий его роста.
  4. Разработанные математические модели расчета профилей зональности кристаллов за счет фракционирования компонентов в закрытых и проточных системах хорошо описывают реальные, в том числе нестандартные типы трендовой зональности. Фрактальный анализ осцилляционной зональности дает возможность выделить наиболее реальные механизмы из большой серии вероятных причин ее формирования. Предложен новый механизм возникновения осцилляционной зональности за счет микроморфологической неустойчивости фронта роста.
  5. Разработанные модели расчета полей напряжений несоответствия (гетерометрии), порождаемых неоднородностью состава кристаллов, дают результаты, соответствующие наблюдаемым картинам оптических аномалий. Реальные значения напряжений ниже расчетных величин вследствие их релаксации путем образования некогерентных границ и развития хрупких и пластических автодеформаций.
Список опубликованных работ
1.Штукенберг А.Г., Пунин Ю.О. Оптические аномалии в кристаллах. СПб. Наука. 2004. 264 c.

2.Shtukenberg A.G., Punin Yu.O. Optically anomalous crystals (Ed. B. Kahr) Springer. Dordrecht. 2007. 253 p.

3.Пунин Ю.О., Штукенберг А.Г. Автодеформационные дефекты кристаллов. Изд-во СПбГУ. 2008. 318 с.

4.Штукенберг А.Г., Пунин Ю.О. Оптические аномалии в кристаллах // Записки Всероссийского Минералогического Общества. 1996. Ч. 125. № 4. С. 104-120.

5.Штукенберг А.Г., Пунин Ю.О., Франк-Каменецкая О.В. Кинетическое упорядочение и ростовая диссимметризация кристаллических твердых растворов // Успехи химии. 2006. Т. 75. С. 1212-1236.

6.Shtukenberg A.G., Punin Yu.O., Azimov P. Crystallization kinetics in binary solid solution – aqueous solution systems // American Journal of Science. 2006. Vol. 306. P. 553-574.

7.Статьи в реферируемых журналах

8.Штукенберг А.Г., Пунин Ю.О., Котельникова Е.Н. Железистые мусковиты "барботов глаз" из Ильменских гор (о природе изгиба) // Записки Всероссийского Минералогического Общества. 1993. Ч. 122. № 5. С. 53-63.

9.Штукенберг А.Г., Пунин Ю.О., Котельникова Е.Н., Сухаржевский С.М. Аномальная оптика изоморфно-смешанных кристаллов // Вестник СПбГУ. 1994. Сер. 4. Вып. 2. С. 109-110.

10.Штукенберг А.Г., Пунин Ю.О., Котельникова Е.Н., Сухаржевский С.М. Оптическая диссимметризация кристаллов в связи с неоднородностью распределения изоморфных компонент // Журнал структурной химии. 1994. Т. 35. С. 60-69.

11.Штукенберг А.Г., Соловьев В.Н., Пунин Ю.О. Аномальное двупреломление в кристаллах изоморфных серий квасцов // Физика кристаллизации. Тверь. 1994. С. 76-81.

12.Штукенберг А.Г., Пунин Ю.О., Ковалев О.Г.Температурное поведение оптических аномалий в кристаллах квасцов // Кристаллография. 1998. Т. 43. С. 505-508.

13.Ivanova T.I., Shtukenberg A.G., Punin Yu.O., Frank-Kamenetskaya O.V., Sokolov P.B. On the complex zonality in grandite garnets and implications // Mineralogical Magazine. 1998. Vol. 62. P. 857-868.

14.Shtukenberg A.G., Punin Yu.O., Soloviev V.N. Effect of growth conditions on the birefringence of mixed crystals revealed in alum solid solutions // Mineralogical Magazine. 2000. Vol. 64. P. 837-845.

15.Азимов П.Я., Штукенберг А.Г. Расчёт фазовых диаграмм водно-солевых систем с твёрдыми растворами // Журнал Неорганической Химии. 2000. Т. 45. С. 1424-1432.

16.Штукенберг А.Г., Франк-Каменецкая О.В., Баннова И.И., Рождественская И.В., Кулакова С.В., Иванова Т.И., Пунин Ю.О. Диссимметризация кристаллических структур аномально-двупреломляющих квасцов // Кристаллография 2000. Т. 45. С. 999-1005.

17.Рождественская И.В., Франк-Каменецкая О.В., Штукенберг А.Г., Баннова И.И. Триклинная структура двупреломляющего кристалла квасцов K(Al0.95Cr0.05)(SO4)2⋅12H2O // Журнал структурной химии. 2001. Т. 42. С. 753-765.

18.Shtukenberg A.G., Punin Yu.O., Frank-Kamenetskaya O.V., Kovalev O.G. and Sokolov P.B. On the origin of anomalous birefringence in grandite garnets // Mineralogical Magazine. 2001. Vol. 65. P. 445-459.

19.Штукенберг А.Г., Азимов П.Я. Учет неидеальности твердого раствора при расчете фазовых диаграмм водно-солевых систем с непрерывными твердыми растворами // Журнал Неорганической Химии. 2001. Т. 46. C. 1755-1758.

20.Азимов П.Я., Штукенберг А.Г. Термодинамический анализ факторов, определяющих ростовую зональность в метаморфических гранатах // Доклады РАН. 2001. Т. 376. С. 235-237.

21.Shtukenberg A.G., Punin Yu.O., Haegele E., Klapper H. On the origin of inhomogeneity of anomalous birefringence in mixed crystals: an example of alums // Physics and Chemistry of Minerals. 2001. Vol. 28. P. 665-674.

22.Shtukenberg A.G., Popov D.Yu., Punin Yu.O. An application of the point-dipole model to the problem of optical anomalies in grandite garnets // Mineralogical Magazine. 2002. Vol. 66. P. 275-286.

23.Shtukenberg A.G., Punin Yu.O. Trend of anomalous birefringence in alum crystals: a new effect of the growth ordering phenomenon // Neues Jahrbuch fuer Mineralogie. Monatshaefte. 2003. P. 241-253.

24.Azimov P., Shtukenberg A. Numerical modelling of growth zoning at nonstationary crystallization of solid solutions - Metamorphic garnets // Mathematical Geology. 2003. Vol. 35. P. 405-430.

25.Shtukenberg A.G., Rozhdestvenskaya I.V., Popov D.Yu., Punin Yu.O. Kinetic ordering of atoms in sodium chlorate-bromate solid solutions // Journal of Solid State Chemistry. 2004. Vol. 177. P. 4732-4742.

26.Shtukenberg A.G., Astilleros J.M., Putnis A. Nanoscale observations of epitaxial growth of hashemite on barite (001) // Surface Science. 2005. Vol. 590. P. 212-223.

27.Shtukenberg A.G. Metastability of atomic ordering in lead–strontium nitrate solid solutions // Journal of Solid State Chemistry. 2005. Vol. 178. P. 2608-2612.

28.Shtukenberg A.G., Popov D.Yu., Punin Yu.O. Growth ordering and anomalous birefringence in ugrandite garnets // Mineralogical Magazine. 2005. Vol. 69. P. 537-550.

29.Денисов А.В., Пунин Ю.О., Габриелян В.Т., Грунский О.С., Штукенберг А.Г. Физические и физико-химические процессы, сопровождающие синтез шихты, выращивание и отжиг кристаллов PbMoO4 в различных средах. Часть 4. Аномальная двуосность и термопластические напряжения в кристаллах PbMoO4 в их взаимосвязи с условиями выращивания // Кристаллография. 2006. Т. 51. C. 136-142.

30.Денисов А.В., Пунин Ю.О., Штукенберг А.Г., Грунский О.С. Исследование оптических аномалий и расчет внутренних напряжений в кристаллах молибдата свинца, выращенных методом Чохральского // Вестник СПбГУ. 2006. Сер. 7. Вып. 1. С. 106-110.

31.Shtukenberg A.G., Euler H., Kirfel A., Popov D.Yu. Symmetry reduction and cation ordering in solid solutions of strontium-lead and barium-lead nitrates // Zeitschrift fьr Kristallographie. 2006. Vol. 221. P. 681-688.

32.Shtukenberg A.G., Euler H., Kirfel A. Symmetry reduction and cation ordering in alum solid solutions // Zeitschrift fьr Kristallographie. 2007. Vol. 222. P.73-82.

33.Shtukenberg A., Rozhdestvenskaya I., Frank-Kamenetskaya O., Bronzova J., Euler H., Kirfel A., Bannova I., Zolotarev A. Symmetry and crystal structure of biaxial elbaite-liddicoatite tourmaline from the Transbaikalia region, Russia // American Mineralogist. 2007. Vol. 92. P. 675-686.

34.Frank-Kamenetskaya O.V., Rozhdestvenskaya I.V., Shtukenberg A.G., Bannova I.I., Skalkina Yu.A. Dissymmetrization of crystal structures of grossular-andradite garnets Ca3(Al,Fe)2(SiO4)3 // Structural Chemistry. 2007. Vol. 18. P. 493-503.

35.Shtukenberg A.G., Punin Yu.O., Azimov P.Ya. Reply to comment: Supersaturation in binary solid solution – aqueous solution systems by M. Prieto, J.M. Astilleros, C.M. Pina, L. Fernбndez-Dнaz and A. Putnis // American Journal of Science. 2007. Vol. 307. P. 1046-1050.

36.Штукенберг А.Г., Пунин Ю.О., Азимов П.Я. Феноменологический анализ процессов взаимодействия кристалла и среды в системах «твердый раствор – водный раствор» // Записки Российского минералогического общества. 2007. Ч. 136. № 7. С. 36-52.

37.Uher P., Kovбčik M., Kubiљ M., Shtukenberg A., Ozdнn D. Metamorphic vanadian-chromian silicate mineralization in carbon-rich amphibole schists from the Male Karpaty Mountains, Western Carpathians, Slovakia // American Mineralogist. 2008. Vol. 93. P. 63-73.