Научный руководитель: Э.М. Галлямов, СУНЦ МГУ
Сложные ванадаты стронция-лютеция представляют интерес благодаря сочетанию сегнетоэлектрических, ионопроводящие и нелинейно-оптических свойств. Определение оптимальных для работы образцов и изучение их свойств позволяет расширить понимание их структуры, что, в свою очередь, может привести к развитию в различных областях материаловедения.
Цель работы: Изучить взаимосвязь состав-структура-свойства.
Задачи: Получить сложные ванадаты стронция-лютеция. С помощью рентгенофазового анализа определить чистоту вещества; изучить способность к генерации второй гармоники .
В ходе исследования было получено 9 образцов формулы Sr10,5-1,5xLux(VO4)7, (где x= 0; 1/6; 2/6; 3/6; 4/6; 5/6; 6/6; 7/6; 8/6) с помощью твердофазного синтеза по схеме:
(21-3x)SrCO3+xLu2O3+7V2O5 → 2Sr10,5-1,5xLux(VO4)7+(21-3x)CO2
Необходимые массы прекурсоров были рассчитаны в Excel, и взяты с точностью ±0.0005 г. После взвешивания, реагенты растирались в ступке с ацетоном, а затем перекладывались в тигли. Проделав данные действия с каждым из образцов, мы отправляли их в печь для спекания. Спекание производилось 5 раз при температурах 350-700-1000-1000-1000, где 10 часов производился нагрев, а остальные 50 часов выдержка при заданной температуре. После каждого раза тигли вынимались, и вещества перетирались в ступке. По завершении термообработки образцы перекладывались в эппендорфы и отправлялись на исследования с помощью ГВГ и РФА.
Рентгенофазовый анализ: Был построен график зависимости интенсивности рентгеновского излучения от угла 2θ, принадлежащего от 5 до 65 градусов с шагом 0.02. В первых 5 образцах наблюдается однофазность — пальмиерит. При Х=5/6 отчётливо видна граница двухфазной области, при увеличении количества замещенных атомов Sr на атомы Lu (увеличение значения Х) наблюдается график характерныйкак для витлокита, так и для пальмиерита,что говорит нам о двухфазности вещества.
Параметры ячейки: на графике для R-3m параметры изменяются антибатно — один увеличивается (параметр А), другой уменьшается (параметр С). У графиков фазы R3C нельзя вывести точную закономерность изменения параметров.
Генерация второй гармоники: ГВГ был снят относительно кварцевого эталона. Чем больше значение интенсивности – тем лучше выражены нелинейно-оптические свойства. В нашем случае резкое повышение интенсивности сигнала наблюдалось на образцах x=1; 7/6; 8/6
Вывод: Были получены образцы, кристаллизующиеся в пространственной группе пальмиерита/витлокита. Обнаружена граница пальмиерит-двухфазная область, при х=5/6. Для двухфазных образцов получен сигнал ГВГ, заметно превосходящий кварцевый эталон.
Список литературы
- Малахо А.П. Твердые растворы в системе Ca9Bi(VO4)7 – Sr9Bi(VO4)7: строение, сегнетоэлектрические и нелинейно-оптические свойства // Журнал неорганический химии, 2003, т. 48, №11, с. 1-14.
- Петрова Д.А. Сегнетоэлектрики-витлокиты с высокой оптической нелинейностью. Диссертация на соискание ученой степени кандидата химических наук, Москва, 2017, 45-46 с.
- Иона Ф., Ширане Д. Сегнетоэлектрические кристаллы. – М.: Мир, 1965. – 555 с.
- Воробьев А.А. О свойствах ионных диэлектриков // Известия томского ордена трудового красного знамени политехнического института имени С.М. Кирова, т. 91, 1956. – 173-192 с.
- Александр Владимирович Князев, Евгений Владимирович Сулейманов. ОСНОВЫ РЕНТГЕНОФАЗОВОГО АНАЛИЗА. Учебно-методическое пособие, 2005. — 1-4 с.
- Бурсиан Э.В. Сегнетоэлектрики в нелинейной оптике // Соросовский образовательный журнал. — 2001. — Т. 7. — С. 98—102