Перовскит

Перовски́т — сравнительно редкий для поверхности Земли минерал, титанат кальция. Эмпирическая формула: CaTiO₃. Был впервые обнаружен в 1839 году на Урале; назван в честь русского государственного и военного деятеля сенатора Льва Перовского^[1].

Перовскит
Кристалл дизаналита (перовскит с примесями Nb, Ce, Fe)
Формула	CaTiO3
Статус IMA	Действительный статус G
Физические свойства
Цвет	Чёрный, красновато-коричневый, бледно-жёлтый, оранжевый
Цвет черты	Сероватая
Блеск	Металлический
Твёрдость	5,5
Излом	Раковистый
Плотность	4 г/см³
Кристаллографические свойства
Сингония	Орторомбическая
Медиафайлы на Викискладе

Характеристика

Кристаллы перовскита имеют кубическую (псевдокубическую) форму, грани кубов иссечены короткими штрихами, параллельными рёбрам. Нередко кристаллы спаяны по граням кубов. В зависимости от примесей имеет разнообразный цвет:

• большей частью тёмный — серовато-чёрный, железо-чёрный, красновато-бурый;
• реже светлый — гиацинтово-красный, померанцево- и медово-жёлтый. Перовскит светлых цветов прозрачен.

Твёрдость по минералогической шкале: 5,5—6, плотность: 3,97—4,0 г/см³. Кальций может замещаться на Ce, Ti на Nb и Та, могут быть и другие примеси, что приводит к образованию кнопита, дизаналита и лопарита.

Месторождения

Перовскит был обнаружен в 1839 году в Уральских горах Густавом Розе и был назван им в честь государственного деятеля, коллекционера минералов сенатора Льва Перовского.

Перовскит встречается преимущественно в тальковых и хлоритовых сланцах. В микроскопическом виде найден также в породах вулканического происхождения (в мелилитовом базальте, базальтовой лаве). Месторождения на Урале, в Тироле (Австрия), а также в Швейцарии и Финляндии.

Применение

Структура перовскита (бирюзовый — атом кальция, серый — атом титана, красный — атом кислорода

Перовскит — источник титана, ниобия и ряда других элементов. Он весьма известен также благодаря своей кристаллической структуре. Атомы титана в перовските расположены в узлах слабо искажённой кубической решётки. В центрах псевдокубов располагаются атомы кальция. Атомы кислорода образуют вокруг атомов титана практически правильные октаэдры, которые немного развёрнуты и наклонены относительно идеальных положений. Среди соединений, имеющих структуру перовскита, оксиды, галогениды, интерметаллиды. Структурой перовскита (или производной от него) обладают высокотемпературные сверхпроводники, ионные проводники, а также многие магнитные и сегнетоэлектрические материалы.

Журнал «Science» включил перовскит в первую десятку прорывов 2013 года, подразумевая возможность использования его в солнечной энергетике^[2].

На выставке SNEC 2024 в Шанхае китайская компания Utmo Light представила перовскитовую солнечную панель. Модуль размером 1200 мм x 600 мм предназначен для интегрированных в здания фотогальванических систем (англ. Building-integrated photovoltaics).^[3]

Структурно сходные соединения

Общепринята точка зрения, что нижняя мантия Земли (слой между глубинами 660 км и 2791 км) состоит на 75—80 % из (Mg,Fe)SiO₃ перовскитоподобной фазы, на 5—10 % из CaSiO₃ и на 10—15 % из магниевого вюстита, и, следовательно, MgSiO₃ составляет около половины общего объёма нашей планеты^[4].

Структурно подобные перовскиту комплексные полимерные галогениды висмута и сурьмы, разработанные российскими учёными из Института неорганической химии имени А. В. Николаева СО РАН, Института проблем химической физики РАН и аффилированные Сколково, могут стать общим принципом построения полупроводников для будущих перспективных солнечных батарей. Данное исследование позволило получить солнечную батарею с рекордными для галогенидов сурьмы и висмута коэффициентами преобразования света в электричество^{[5][6][7][8][9][10]}. В отличие, например, от рассмотренного китайскими исследователями в 2018 году перовксито-подобного материала^[11], данный полупроводник не содержит токсичного свинца.