рук. Э.М. Галлямов, ХФ МГУ
Павленко Презентация
Современная наука и технологии постоянно стремятся к разработке новых материалов с уникальными свойствами для применения в различных областях, таких как электроника, оптика и других. Одним из перспективных направлений в этой области является синтез и изучение сложных ванадатов, в частности, ванадатов стронция-тулия. Эти соединения обладают необходимыми физическими свойствами, такими как сегнетоэлектрические, ионопроводящие и нелинейно-оптические. Изучение их структуры и свойств может привести к разработке материалов с улучшенными характеристиками и потенциальным применением в новых технологиях.
Была поставлена цель изучить зависимость кристаллической структуры и проявляемых физических свойств от стехиометрии синтезируемых сложных ванадатов стронция-тулия общим составом Sr10,5‑1,5xTmx(VO4)7. В соответствии с целью были поставлены следующие задачи: получение образцов методом высокотемпературного твердофазного синтеза, изучение фазового состава методом рентгенофазового анализа на порошке, изучение способности к генерации второй гармоники.
В ходе работы был проведен высокотемпературный твердофазный синтез. Использовались стехиометрические количества SrCO3 (99.99%), V2O5 (99.9%), Tm2О3 (99.9%). Все реактивы проверены методом РФА и не содержали значительного количества примесных фаз. Навески исходных веществ взяты с точностью ±0.0005 г с учетом уравнения реакции:
(21-3x)SrCO3 + xTm2O3 +7V2O5 → 2Sr10,5-1,5xTmx(VO4)7 + (21-3x)CO2
Стехиометрические смеси последовательно медленно нагревали до температуры 623К, 973К, 1273К и выдерживали в течение 50 часов, после чего проводили дальнейший отжиг при температуре 1323К. Для гомогенизации образцы перетирали в агатовой ступке под слоем ацетона.
Образцы изучили на возможность генерации второй гармоники и исследовали с помощью метода рентгенодифракционного анализа на порошке. Полученный набор данных (зависимость интенсивности монохроматического излучения (длина волны излучения соответствует используемой в дифрактометре длине волны CuK-alpha λ=1.5406 Å) от угла 2θ, принимающим значение от 15° до 65° с шагом 1°) позволил построить дифрактограмму. После было произведено уточнение по методу ЛеБеля. Исходя из полученных данных были установлены параметры элементарной ячейки для синтезированных соединений.
Исходя из полученных результатов была выявлена зависимость кристаллической структуры от стехиометрии синтезированных сложных ванадатов стронция-тулия, а также зависимость проявляемых образцом физических свойств от кристаллической структуры. Был сформулирован следующий вывод:
В образцах с выделенной фазой R3c (мольное содержание тулия в образце близко или совпадает с x=1) возможны физические свойства, связанные с возможностью выделения вектора поляризации в пространственной группе R3c. В образцах с установленной структурой R ̅3m не выявлена возможность проявления приведенных выше физических свойств (согласуется с теорией). Исключением является образец со значением параметра x=5/6, для которого выявлена возможность генерации второй гармоники, однако в нем не установлена фаза R3c.
Список литературы:
[1] Малахо А.П. Твердые растворы в системе Ca9Bi(VO4)7 – Sr9Bi(VO4)7: строение, сегнетоэлектрические и нелинейно-оптические свойства. // Журнал неорганическoй химии, 2003, том 48, №11, с.1-14 [2] Титков В.В. Нелинейно-оптические ванадаты кальция с замещением в катионной и анионной части. Диссертация на соискание учёной степени кандидата химических наук. // Москва, 2020. [3] Хачатурян А. Г. Теория фазовых превращений и структура твёрдых растворов. // Москва: Металлургия, 1974, с.14-41, с.88-88, с.129-142 [4] Ковба Л.М. Рентгенофазовый анализ. // Москва: Издательство Московского Университета, 1976, с.31-37, с.52-56, с.58-76