|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИПМех РАН |
||
Кристаллизация, кристаллохимические и лазерные свойства твердых растворов (Er,Yb,Lu)Al3(BO3)4НИР
- Руководитель НИР: Леонюк Н.И.
- Участники НИР: Волкова Е.А., Жиляева А.И., Копорулина Е.В., Мальцев В.В., Напрасников Д.А.
- Подразделение: Кафедра кристаллографии и кристаллохимии
- Срок исполнения: 21 мая 2014 г. - 31 декабря 2015 г.
- Номер договора (контракта, соглашения): 14-05-90000
- Номер ЦИТИС: 01201464209
- Тип: Фундаментальная
- Приоритетное направление научных исследований: другое
-
Рубрики ГРНТИ:
- 29.33.15 Оптические квантовые генераторы и усилители (лазеры)
- 29.33.25 Нелинейные оптические свойства сред
- 38.35.01 Общие вопросы
-
Ключевые слова:
монокристаллы, физика лазеров, кристаллохимия, кристаллография, образование кристаллов, редкоземельные бораты, растворы-расплавы
-
Описание:
Предлагаемый междисциплинарный проект направлен на исследование кристаллогенезиса и общих закономерностей формирования новых структур в многокомпонентных боратных расплавах с редкоземельными катионами. В ходе его выполнения планируется впервые провести изучение физико-химических параметров роста кристаллов лютеций-алюминиевого бората, легированных трехвалентными ионами иттербия и иттербия-эрбия, их морфологии, кристаллохимичеких особенностей, спектроскопических и генерационных характеристик, процессов переноса энергии для создания на их основе эффективных лазеров, излучающих в спектральной области 1 и 1.5 мкм, которые перспективны в качестве активных сред фемтосекундных лазеров для прецизионной обработки материалов, метрологии, медицинских применений. Уровень ожидаемых научных и практических результатов этого проекта будет соответствовать сегодняшнему мировому уровню работ по выбранной тематике. На основе экспериментального изучения кинетики и механизма кристаллизации будут оптимизированы условия их получения. Ряд конкретных экспериментальных данных может быть использован и в качестве критериев поиска новых минералов и синтетических кристаллов с уникальными свойствами. Заявляемые предложения находятся на стыке минералогии, физики твердого тела, физикохимии и технологии неорганических материалов и не поддаются формальной классификации. Основное внимание российской группы будет акцентировано на исследовании кристаллогенезиса в боратных средах, изоморфных замещений в процессе кристаллизации, изучении состава, внешней и внутренней морфологии кристаллов. Белорусская сторона сконцентрирует усилия на исследовании спектрально-генерационных свойств полученных кристаллических материалов.
- Добавил в систему: Леонюк Николай Иванович
Источник финансирования НИР
| грант РФФИ |
Этапы НИР
| # | Сроки | Название |
| 1 | 21 мая 2014 г.-31 декабря 2014 г. | Кристаллизация, кристаллохимические и лазерные свойства твердых растворов (Er,Yb,Lu)Al3(BO3)4 |
| Результаты этапа: В отчетный период изучались фазовые соотношения в многокомпонентной системе (Yb,Er,Lu)Al3(BO3)4-(K2Mo3O10-B2O3-(Er,Yb,Lu)2O3) в температурном интервале 1140-900оС. В первую очередь протестированы соотношения борат/растворитель 15/85, 20/80, 25/75, 30/70 и 35/65 (мас. доли). Показано, что в этих случаях предпочтительными являются растворы-расплавы на основе K2Mo3O10-B2O3 с концентрацией лютециевого бората около 30 мас%. В результате спонтанной кристаллизации получены кристаллы Ybx,EryLu1-x-yAl3(BO3)4 с х = 0 - 0.2 и y - от 0 до 0.02 для спектроскопических исследований. Кристаллохимические характеристики синтезированных кристаллов, данные для которых пока отсутствуют в международной базе структурных данных ICSD, в целом сходны с рентгенографическими данными других боратов со структурой хантита. Для выращивания более крупных кристаллов лютеций0алюминиевого бората предпринималось изучение их растворимости в расплавах-растворителях, составы которых оказались наиболее приемлемыми при массовой кристаллизации. Уточнение температуры насыщения затруднялось инконгруэнтным растворением контрольной затравки и замещением ее микрокристаллитами высокотемпературной фазы LuBO3. Принимая во внимание все эти обстоятельства, влекущие за собой необходимость продолжительных тщательных исследований фазовых соотношений в системе (Yb,Er,Lu)Al3(BO3)4-(K2Mo3O10-B2O3-(Er,Yb,Lu)2O3), во многом отличающихся от исследованных ранее подобных систем редкоземельного ряда (Y, Nd, Gd, Yb), и в качестве альтернативного варианта получения кристаллов (Yb,Er):LuAl3(BO3)4 для предварительных спектроскопических исследований, предпринята попытка их выращивания из вольфраматных растворов-расплавов на основе Li2WO4––B2O3. В результате добавлении 20 мас.% Al2O3 к исходной шихте получены кристаллы (Yb,Er):LuAl3(BO3)4 размером до 6 мм. Белорусской группой исследованы спектроскопические характеристики кристаллов LuAl3(BO3)4, активированных ионами Yb и Er,Yb. Зарегистрированы спектры поглощения в спектральных областях 800-1100 нм и 1450-1650 нм, спектры люминесценции в области около 1 мкм и 1.5 мкм; кинетики затухания люминесценции. Определены времена жизни уровня 4I13/2 ионов эрбия и уровня 2F5/2 ионов иттербия. Проведена оценка эффективностей переноса энергии от ионов иттербия на ионы эрбия в кристаллах LuAl3(BO3)4 с различными концентрациями легирующих ионов. | ||
| 2 | 1 января 2015 г.-31 декабря 2015 г. | Кристаллизация, кристаллохимические и лазерные свойства твердых растворов (Er,Yb,Lu)Al3(BO3)4 |
| Результаты этапа: Изучены коэффициенты распределения эрбия и иттербия между жидкой и твердой фазами и построены корреляционные графики «состав бората в исходной шихте - состав выращиваемых монокристаллов». Изучена кинетика кристаллизации Ybx,EryLu1-x-yAl3(BO3)4 в зависимости от пересыщения раствора-расплава и температуры и влияния этих параметров на состав и однородность кристаллов. Оптимизированы условия выращивания монокристаллов (Er,Yb,Lu)Al3(BO3)4 по размерам и качеству пригодные для изготовления из них оптических элементов, размером до 3х3х3 мм. | ||
Прикрепленные к НИР результаты
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".