Вышедшие номера
Home » Оптика и спектроскопия » Год 2024, выпуск 2 » Статья стр. 169
<<<>>>
Синтез, структура и спектральные свойства прозрачных стеклокристаллических материалов на основе нанокристаллов алюмоцинковой шпинели, допированных ионами Ti3+
Российский научный фонд, Грант 23-23-00446
Еремеев К.Н.1, Дымшиц O.С.2,3, Алексеева И.П.3, Хубецов A.А.3, Центер M.Я.3, Запалова С.С.3, Басырова Л.Р.1, Лойко П.А.1, Жилин A.А.4
1Centre de Recherche sur les Ions, les Materiaux et la Photonique (CIMAP), UMR CEA-CNRS-ENSICAEN, Universite de Caen Normandie, Caen Cedex 4, France
2Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН, Санкт-Петербург, Россия
3Государственный оптический институт им. С.И. Вавилова, Санкт-Петербург, Россия
4АО "Научно-исследовательский институт электрофизической аппаратуры им. Д.В. Ефремова" (АО "НИИЭФА"), Санкт-Петербург, Россия
Email: vodym@goi.ru
Поступила в редакцию: 1 декабря 2023 г.
В окончательной редакции: 1 декабря 2023 г.
Принята к печати: 11 декабря 2023 г.
Выставление онлайн: 19 апреля 2024 г.
PDF версия
Исследованы структура и спектральные свойства прозрачных стеклокристаллических материалов цинковоалюмосиликатной системы, содержащих диоксид титана в качестве нуклеатора объемной кристаллизации. Материалы были получены вторичной термообработкой стекла, синтезированного в восстановительных условиях, и исследованы методами дифференциальной сканирующей калориметрии, рентгенофазового анализа, спектроскопии комбинационного рассеяния света, поглощения и люминесценции. Термообработка проводилась в интервале температур 720-1050oС. Согласно данным рентгенофазового анализа, основной кристаллической фазой стеклокристаллических материалов является алюмоцинковая шпинель (ганит, gahnite) с кубической структурой и размером кристаллов от 6 до 14 nm в зависимости от температуры термообработки. При температуре 1000-1050oС в образцах появляются также кристаллы TiO2 (рутила, rutil). Объемная доля кристаллов ганита и рутила и их размеры растут с ростом температуры термообработки. Параметр элементарной ячейки нанокристаллов ганита составляет 8.083-8.120 Angstrem, и его изменение происходит за счет вхождения ионов титана. В стеклокристаллических материалах наблюдается широкополосное поглощение в видимой и ближней ИК областях спектра, обусловленное вхождением ионов Ti3+ в октаэдрические позиции (позиции ионов Al3+) в структуре ганита. Согласно данным спектроскопии комбинационного рассеяния света, фазовые превращения в стекле, синтезированном в восстановительных условиях, аналогичны таковым в стеклах, синтезированных в окислительных условиях, что свидетельствует о малом влиянии ионов Ti3+ на основные процессы формирования стеклокристаллических материалов. Люминесценция полученных материалов обусловлена суперпозицией люминесценции примесных ионов Cr3+ и ионов Ti3+ в октаэдрических позициях в нанокристаллах ганита (gahnite). Ключевые слова: прозрачные стеклокристаллические материалы, нанокристаллы, алюмоцинковая шпинель, ионы титана, структура, оптическая спектроскопия, рентгенофазовый анализ, спектроскопия комбинационного рассеяния света.
  1. L.E. Bausa, F. Jaque, J. Garcia Sole, A. Duran. J. Mater. Sci., 23, 1921 (1988). DOI: 10.1007/BF01115751
  2. L.E. Bausa, I. Vergara, J. Garci a-Sole, W. Strek, P.J. Deren. J. Appl. Phys., 68, 736 (1990). DOI: 10.1063/1.346807
  3. P.F. Moulton. OPN, 8, 9 (1982)
  4. P.F. Moulton. J. Opt. Soc. Am. B, 3, 125 (1986). DOI: 10.1364/JOSAB.3.000125
  5. A. Sanchez, R.E. Fahey, A.J. Strauss, R.L. Aggarwal. Opt. Lett., 11, 363 (1986). DOI: 10.1364/ol.11.000363
  6. P.W. Roth, A.J. Maclean, D. Burns, A.J. Kemp. Opt. Lett., 36, 304 (2011). DOI: 10.1364/OL.36.000304
  7. P.F. Moulton, J.G. Cederberg, K.T. Stevens, G. Foundos, M. Koselja, J. Preclikova. Opt. Mater. Express, 9 (5), 2216 (2019). DOI: 10.1364/OME.9.002216
  8. K. Morinaga, H. Yoshida, H. Takebe. J. Am. Ceram. Soc., 77, 3113 (1994). DOI: 10.1111/j.1151-2916.1994.tb04557.x
  9. N.A. El-Shafi, M.M. Morsi. J. Mater. Sci., 32, 5185 (1997). DOI: 10.1023/A:1018685904770
  10. L.H.C. Andrade, S.M. Lima, A. Novatski, A.M. Neto, A.C. Bento, M.L. Baesso, F.C.G. Gandra, Y. Guyot, G. Boulon. Phys. Rev. B, 78, 224202 (2008). DOI: 10.1103/PhysRevB.78.224202
  11. A. Jouini, H. Sato, A. Yoshikawa, T. Fukuda, G. Boulon, G. Panczer, K. Kato, E. Hanamura. J. Mater. Res., 21, 2337 (2006). DOI: 10.1557/jmr.2006.0280
  12. A. Jouini, A. Yoshikawa, A. Brenier, T. Fukuda, G. Boulon. Phys. Stat. Sol. C, 4 (3), 1380 (2007). DOI: 10.1002/pssc.200673872
  13. N.J. van der Laag, M.D. Snel, P.C.M.M. Magusin, G. de With. J. Eur. Ceram., 24 (8), 2417 (2004). DOI: 10.1016/j.jeurceramsoc.2003.06.001
  14. R.A. Fregola, H. Skogby, F. Bosi, V. D'Ippolito, G.B. Andreozzi, U. H lenius. Am. Mineral., 99, 2187 (2014). DOI: 10.2138/am-2014-4962
  15. G. Lorenzi, G. Baldi, F. Di Benedetto, V. Faso, P. Lattanzi, M. Romanelli. J. Eur. Ceram. Soc., 26 (3), 317 (2006). DOI: 10.1016/j.jeurceramsoc.2004.10.027
  16. J. Popovic, E. Tkalvcec, B. Grvzeta, S. Kurajica, B. Rakvin. Am. Mineral., 94, 771 (2009). DOI: 10.2138/am.2009.3173
  17. M.T. Tsai, Y.S. Chang, Y.H. Chou, K.M. Tsai. J. Solid State Chem., 214, 86 (2014). DOI: 10.1016/j.jssc.2013.10.019
  18. P.J. Deren, D. Stefanska, M. Ptak, M. Maczka, W. Walerczyk, G. Banach. J. Am. Ceram. Soc., 97 (6), 1883 (2014). DOI: 10.1111/jace.12858
  19. I. Alekseeva, A. Baranov, O. Dymshits, V. Ermakov, V. Golubkov, M. Tsenter, A. Zhilin. J. Non-Cryst. Sol., 357, 3928 (2011). DOI: 10.1016/j.jnoncrysol.2011.08.011
  20. V.V. Golubkov, O.S. Dymshits, V.I. Petrov, A.V. Shashkin, M.Ya. Tsenter, A.A. Zhilin, U. Kang. J. Non-Cryst. Sol., 351, 711 (2005). DOI: 10.1016/j.jnoncrysol.2005.01.071
  21. K. Eremeev, O. Dymshits, I. Alekseeva, A. Khubetsov, S. Zapalova, M. Tsenter, L. Basyrova, P. Loiko, A. Zhilin, V. Popkov. J. Phys.: Conf. Ser., 1697, 012125 (2020). DOI: 10.1088/1742-6596/1697/1/012125
  22. K. Eremeev, L. Basyrova, O. Dymshits, S. Balabanov, A. Belyaev, I. Alekseeva, A. Khubetsov, M. Tsenter, A. Volokitina, A. Zhilin, V. Popkov, P. Loiko. J. Phys.: Conf. Ser., 2086, 012138 (2021). DOI: 10.1088/1742-6596/2086/1/012138
  23. P. Scherrer, J. Abh. Akad. Wiss. Gott., Math.-Phys. Kl, 2, 98 (1918)
  24. V. Mohacek-Grosev, M. Vrankic, A. Maksimovic, V. Mandi. J. Alloys Compd., 697, 90 (2017). DOI: 10.1016/j.jallcom.2016.12.116
  25. I.P. Alekseeva, O.S. Dymshits, V.V. Golubkov, P.A. Loiko, M.Ya. Tsenter, K.V. Yumashev, S.S. Zapalova, A.A. Zhilin. J. Non-Cryst. Sol., 384, 73 (2014). DOI: 10.1016/j.jnoncrysol.2013.05.038
  26. A. Sanchez, A.J. Strauss, R.L. Aggarwal, R.E. Fahey. IEEE J. Quantum Electron., 24 (6), 1002 (1988). DOI: 10.1109/3.220
  27. A.S. Marfunin. Physics of minerals and inorganic materials: an introduction (Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, N.Y., 1979), 340 p
  28. B.M. Loeffler, R.G. Burns, J.A. Tossell, D.J. Vaughan, K.H. Johnson. Proceedings of the Fifth Lunar Conf., Supplement 5, Geochim. Cosmochim. Acta, 3, 3007 (1974)
  29. G.H. Faye, D.C. Harris. Can. Mineral., 10, 47 (1969)
  30. R.G. Burns. Ann. Rev. Earth Planet. Sci., 9, 345 (1981). DOI: 10.1146/annurev.ea.09.050181.002021
  31. H.St.C. O'Neill, W.A. Dollase. Phys. Chem. Miner., 20, 541 (1994). DOI: 10.1007/BF00211850
  32. R. Reisfeld, A. Kisilev, E. Greenberg, A. Buch, M. Ish-Shalom. Chem. Phys. Lett., 104, 153 (1984). DOI: 10.1016/0009-2614(84)80186-4
  33. P. Loiko, A. Belyaev, O. Dymshits, I. Evdokimov, V. Vitkin, K. Volkova, M. Tsenter, A. Volokitina, M. Baranov, E. Vilejshikova, A. Baranov, A. Zhilin. J. Alloys Compd., 725, 998 (2017). DOI: 10.1016/j.jallcom.2017.07.239
  34. G. Boulon. Mater. Chem. Phys., 16, 301 (1987). DOI: 10.1016/0254-0584(87)90104-0

Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.

Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.

Учредители

Издатель

© 2024 Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук
Powered by webapplicationthemes.com - High quality HTML Theme