Статьи автора

Синтез наноразмерного твердого электролита Pr_1–<i>y</i>Sr_<i>y</i>F_3–<i>y</i> и исследование влияния термообработки на ионную проводимость фторидной нанокерамики

Номер выпуска 4 от 01.04.2024

Нанокерамику твердого электролита Pr_1–ySr_yF_3–y (y = 0.03, пр. гр. P3c1) получали методом высокоэнергетического механодиспергирования выращенных из расплава кристаллов с последующим холодным прессованием. Фазовый состав, микроструктура, морфология и электрофизические свойства нанокерамики изучены методами рентгенофазового анализа, электронной микроскопии и импедансной спектроскопии. Значение проводимости синтезированной нанокерамики Pr_0.97Sr_0.03F_2.97 при комнатной температуре (σ_cer = 1.7 × 10^–7 См/см) существенно ниже проводимости исходного монокристалла (σ_crys = 4.0 × 10^–4 См/см), что обусловлено ее низкой (~75% от теоретического значения) плотностью. Термическая обработка нанокерамики при 823 K в вакууме приводит к росту величины σ_cer в 3 раза, а отжиг при 1273 K во фторирующей атмосфере – к дальнейшему росту проводимости (σ_cer = 4.3 × 10^–5 См/см) вследствие процесса собирательной рекристаллизации и значительному увеличению плотности керамики до 90%. Техника механического измельчения и последующая термообработка нанопорошка Pr_1–ySr_yF_3–y позволяют получать однофазную высокопроводящую керамику. Разработанная методика синтеза керамических фторидных наноматериалов в качестве технологической формы твердых электролитов является многообещающим направлением дальнейших разработок в области создания фтор-ионных источников тока и газовых датчиков фтора.

121 0

Выращивание соединений K<i>R</i>₃F₁₀ (<i>R</i> = Tb–Er) методом вертикальной направленной кристаллизации. III. Характер плавления и нестехиометрия кубических кристаллов KHo₃F₁₀ и KEr₃F₁₀

Номер выпуска 1 от 01.01.2023

Кристаллы KR₃F₁₀, R = Ho, Er (пр. гр. \(Fm\bar {3}m\)), выращены методом вертикальной направленной кристаллизации. Экспериментально зафиксирован инконгруэнтный характер плавления этих соединений и определены температуры соответствующих термических эффектов. Обнаружены узкие области гомогенности изученных кристаллов, также характерные для всего ряда изученных KR₃F₁₀. Параметр кубической решетки монотонно уменьшается по длине кристаллов и изменяется в пределах 11.5782(2)–11.5654(5) Å для KHo₃F₁₀ и 11.5225(1)–11.5102(4) Å для KEr₃F₁₀. Оптимизированы условия получения из расплава кристаллов KR₃F₁₀ оптического качества.

60 0

Ионная проводимость и термическая стабильность кристаллов BiF₃

Номер выпуска 2 от 01.02.2023

Исследованы температурная зависимость ионной электропроводности σ_dc(T) и термическая стабильность кристаллов BiF₃ со структурой ромбического β-YF₃ (пр. гр. Pnma, a = 6.5620(1), b = = 7.0144(1), c = 4.8410(1) Å, V/Z = 55.71 ų), выращенных из расплава методом вертикальной направленной кристаллизации. Электрофизические характеристики BiF₃ получены из импедансных измерений в интервале температур 360−540 K. Значение σ_dc при T = 500 K и энтальпия активации ионного переноса ΔH_a равны 2.5 × 10⁻⁵ См/см и 0.48 ± 0.05 эВ соответственно. Величина ΔH_a для изученного кристалла меньше в 1.4 раза по сравнению с изоструктурными редкоземельными (Tb, Ho, Er, Y) трифторидами, что обусловлено высокой электронной поляризуемостью и большим ионным радиусом катионов Bi³⁺. Обнаружено, что кристаллы BiF₃ термически стабильны до 550−600 K, при более высоких температурах они деградируют из-за сублимации вещества и пирогидролиза. Образование оксифторидных фаз \({\text{Bi}}{{{\text{O}}}_{x}}{{{\text{F}}}_{{3--2x}}}\) является причиной наблюдаемого скачка проводимости на зависимости σ_dc(T) при T ∼ 600 K.

65 0

Композиционные материалы в системе CaF₂–BaF₂

Номер выпуска 2 от 01.02.2023

Композиционные наноматериалы составов (1 – x)CaF\(_{2} - x\)BaF₂ с 0.4 ≤ х ≤ 0.6 получены методом направленной кристаллизации расплава во фторирующей атмосфере. Изучены структурные, оптические, механические и электрофизические характеристики полученных нанокомпозитов. Двухфазные композиты (1 – x)CaF\(_{2} - x\)BaF₂ имеют тонкую ламеллярную микроструктуру. Толщина ламелей уменьшается с увеличением содержания BaF₂ и достигает величины 30–50 нм для состава с x = 0.5. Композиты сохраняют высокую прозрачность в ИК-диапазоне, близкую к уровню исходных компонентов. Величины микротвердости (Н_V ∼ 5.0 ГПа) и ионной проводимости (σ_dc = = (1–3) × 10⁻³ См/см при 823 K) таких композитов существенно превышают соответствующие характеристики кристаллов CaF₂ и BaF₂. Изученные фторидные нанокомпозиты являются перспективными материалами для практического применения в фотонике и ионике твердого тела.

62 0

Особенности синтеза наночастиц Li<i>R</i>F₄ (<i>R</i> = Er–Lu) методом высокотемпературного соосаждения и их фотолюминесцентные свойства

Номер выпуска 2 от 01.02.2024

Наночастицы LiRF₄ (R = Y, Yb, Lu), активированные ионами Yb³⁺/Er³⁺ и Yb³⁺/Tm³⁺, получены методом высокотемпературного соосаждения, исследовано влияние мольного соотношения прекурсоров и катионного состава матриц на их размерность и морфологию. Оптимизирован метод гетерогенной кристаллизации данных соединений с использованием нанозатравок LiYF₄, что открывает возможности управляемого синтеза наноразмерных частиц LiRF₄ с контролируемыми характеристиками. Среди изученных объектов наночастицы LiYF₄@LiYbF₄:Tm³⁺@LiYF₄ демонстрируют наиболее интенсивную антистоксовую фотолюминесценцию в УФ- (λ = 362 нм) и синем (λ = 450 нм) диапазонах, что превышает аналогичные показатели для частиц β-NaYF₄:Yb³⁺/Tm³⁺@NaYF₄. Наночастицы LiYF₄@LiLuF₄:Yb³⁺/Er³⁺@LiYF₄ являются наиболее эффективными преобразователями ИК-излучения в области λ = 1530 нм среди исследованных изоструктурных матриц и проявляют близкие показатели спектрально-люминесцентных свойств с соединением β-NaYF₄:Yb³⁺/Er³⁺@NaYF₄ с эквивалентной степенью солегирования. Полученные результаты позволяют рассматривать наночастицы LiYF₄@LiYbF₄:Tm³⁺@LiYF₄ и LiYF₄@LiLuF₄:Yb³⁺/Er³⁺@LiYF₄ в качестве реальной альтернативы наиболее широко применяемым люминофорам на основе гексагональной матрицы β-NaYF₄ для задач фотоники и биотехнологий.

54 0

Температурная эволюция атомной структуры и влияние локального окружения атомов на оптические свойства кристалла Na2SiF6

Номер выпуска 5 от 01.05.2024

Методом гидротермального синтеза выращены кристаллы гексафторосиликата натрия Na₂SiF₆ миллиметрового размера. В ходе рентгеноструктурного анализа выявлено, что образцы Na₂SiF₆ сдвойникованы по мероэдрическому закону и кристаллизуются в пр. гр. Р321 с параметрами элементарной ячейки при 295 К <a> = 8.8582(12), <c> = 5.0396(11) Å, <V> = 342.47(17) ų, усредненными по результатам повторных измерений. Проведено многотемпературное дифракционное исследование Na₂SiF₆, по данным которого рассчитана температурная динамика оптических свойств кристаллов. Обнаружено структурное сходство кристаллов Na₂SiF₆ с кристаллами семейства лангасита La₃Ga₅SiO₁₄. Это позволило объяснить оптическую активность Na₂SiF₆ путем рассмотрения аналогичных с лангаситом спиралей электронной плотности, закрученных вокруг тройной оси симметрии, проходящей через начало координат ячейки Na₂SiF₆. Изломы на температурных зависимостях показателей преломления и вращения плоскости поляризации света объясняются благодаря учету аномальных особенностей межатомных взаимодействий вдоль тройной оси ячейки кристалла, проходящей через позицию Si2(2d) с координатами (1/3, 2/3, z). Обнаружено, что главным фактором, влияющим на температурную динамику оптических параметров, является расстояние Si2(2d)–F2(6g), аномально возрастающее при охлаждении.

52 0

Спектрально-люминесцентные и сцинтилляционные свойства монокристалла п-терфенила, выращенного из расплава

Номер выпуска 6 от 01.06.2024

Представлены результаты исследования фотолюминесцентных и рентгенолюминесцентных свойств кристаллического элемента п-терфенила, изготовленного из монокристалла, выращенного из расплава по методу Бриджмена. Получены и проанализированы спектры пропускания, фото- и рентгенолюминесценции кристалла. Для монокристала п-терфенила исследованы кинетики распада фото- и рентгенолюминесценции и определен абсолютный световыход рентгенолюминесценции.

65 0

Микроструктура гель-пленок бактериальной целлюлозы, синтезируемой в статических условиях культивирования штамма <i>Gluconacetobacter hansenii</i> GH-1/2008 на питательных средах с различными источниками углерода

Номер выпуска 4 от 01.04.2023

Проведен сравнительный анализ структуры высушенных пленок бактериальной целлюлозы (БЦ), продуцируемых бактериями штамма Gluconacetobacter hansenii GH-1/2008 при статическом культивировании на питательных средах с различными источниками углерода: глюкоза, сахароза, мальтоза, фруктоза, лактоза. Обнаружено, что надмолекулярная структура пленок представляет собой пространственную сетку из ориентационно-упорядоченных микрофибрилл со средним диаметром от 30 до 60 нм, состоящих из кристаллических и аморфных областей. Анализ рентгенограмм показал, что кристаллические области микрофибрилл сформированы целлюлозой I. В зависимости от состава питательной среды степень кристалличности пленок изменяется в диапазоне от ~20 до 90%. Обнаружено, что независимо от источника углерода микроструктура верхней и нижней поверхностей пленок БЦ различна и определяется статическими условиями культивирования: на верхней поверхности гель-пленок присутствуют поры диаметром до 500 нм; на нижней поверхности распределение пор по размерам носит более широкий характер (до 600 нм). Разница между средними значениями пор на верхних и нижних поверхностях варьируется от 95 до 180 и от 100 до 200 нм соответственно. Результаты измерений механических свойств пленок показали, что максимальную прочность имеют пленки, полученные при культивировании на фруктозе и сахарозе, а минимальную – на лактозе и мальтозе. Приведены данные продуктивности БЦ штамма GH-1/2008.

56 0

Исследование флюоритового твердого раствора Pb_0.5Cd_0.25Lu_0.25F_2.25 с конгруэнтным характером плавления

Номер выпуска 1 от 01.01.2025

Впервые исследованы оптические, механические и проводящие свойства кристаллической матрицы Pb_0.5Cd_0.25Lu_0.25F_2.25 в сравнении с кристаллами исходных однокомпонентных фторидов. Коротковолновая граница прозрачности трехкомпонентного смешанного кристалла определяется присутствием в его составе PbF₂, ИК-граница закономерно сдвигается до 15 мкм за счет наличия в составе LuF₃. Значение показателя преломления изученного твердого раствора n = 1.6889 на длине волны λ = 0.6328 мкм ниже, чем у кристалла PbF₂, за счет введения в состав менее поляризуемых компонентов CdF₂ и LuF₃. Для трехкомпонентного кристалла наблюдается существенное упрочнение, микротвердость H_V = 2.5 ГПа, что превышает значения твердости PbF₂ и CdF₂ практически на 40%. Электропроводность Pb_0.5Cd_0.25Lu_0.25F_2.25 s_dc при 500 K составляет 5.5 × 10⁻⁵ См/см, что соответствует уровню проводимости твердых растворов M_1−xLu_xF_2+x (M = Ca, Sr, Ba). Изученный многокомпонентный фторидный материал может являться перспективной кристаллической средой для различных фотонных приложений.

8 0