Структурная обусловленность свойств. Часть III. Кристаллохимия лазерных кристаллов. Кузьмичева Г.М. - 15 стр.

UptoLike

Составители: 

Рубрика: 

29
Из полученных соотношений можно выявить ряд
закономерностей:
-при частичном замещении атома в тетраэдрической
позиции должны, в основном, меняться параметры ячейки a и
c,
-при частичном замещении атома в октаэдрической
позиции Mg(2) будут изменяться, главным образом,
параметры a и b,
-для твердых растворов на основе форстерита основные
изменения будут наблюдаться для параметра a.
В октаэдре структуры форстерита Mg
2
SiO
4
среднее
межатомное расстояние Mg(2)-O (d(2)
VI
=2.126A) больше по
сравнению со средним расстоянием Mg(1)-O (d(1)
VI
=2.097 Å)
(K=d(2)
VI
/d(1)
VI
=1.014). При переходе от форстерита Mg
2
SiO
4
к монтичеллиту CaMgSiO
4
с увеличением радиуса катиона в
октаэдрической позиции Mg(2) увеличивается расстояние
d(2)
VI
=2.339 Å, а вместе с ним увеличивается расстояние в
другой октаэдрической позиции d(1)
VI
=2.126 Å (K=1.100) и
уменьшается среднее расстояние Si-O в тетраэдре (примерно
в 1.01 раза по сравнению с расстоянием катион-анион в
структуре форстерита). Судя по отношению средних
расстояний катион-анион в октаэдрах структуры CaMgSiO
4
,
она менее структурно устойчива по сравнению с
форстеритом, что может быть причиной ее инконгруэнтного
плавления.
Увеличение времени жизни ионов Cr
4+
в CaMgSiO
4
( ~6
мкс) по сравнению с Mg
2
SiO
4
( ~3 мкс) может быть связано
как с размером тетраэдрической позиции, так и со степенью и
видом искажения тетраэдра, в который входит ион Cr
4+
.
30
Не исключено, что использование в качестве лазерной
матрицы других соединений семейства оливина (LiScSiO
4
,
LiScGeO
4
, NaScSiO
4
, NaScGeO
4
, NaYSiO
4
, NaYGeO
4
) и (или)
других допантов (Ni, V) позволит варьировать спектрально-
люминесцентными свойствами в широких пределах.
I. 2. 2. Соединения cемейства мелилита.
Увеличение содержания Cr
4+
в кристаллах может быть
достигнуто при выборе соединений, содержащих в структуре
лишь тетраэдрические позиции и при выращивании
кристаллов в атмосфере, обогащенной кислородом, чтобы
обеспечить эффективное окисление Cr
3+
Cr
4+
.
Представителями такого класса соединений являются
кристаллы со структурой мелилита, недавно привлекшие
внимание исследователей.
Кристаллы семейства мелилита образуют изоморфный ряд
между конечными членами акерманитом Ca
2
MgSi
2
O
7
(CMS) и
геленитом Ca
2
Al
2
SiO
7
(Ca
2
Al(Al)SiO
7
, CAS). В
кристаллической структуре соединений группы мелилита
(пр. гр. P 42
1
m) (рис.5) крупные катионы данном случае
это атомы кальция) расположены в искаженных додекаэдрах
(СaO
8
) - скрученных томсоновских кубах. Атомы Mg (или
соответственно атомы Al) занимают центры особых
тетраэдров TO
4
.
В сдвоенных тетраэдрах Т
2
О
7
(диортогруппа), размер которых существенно меньше размера
тетраэдров TO
4
, находятся атомы Si в акерманите и атомы Al
совместно с атомами Si в гелените.
                            29                                                             30
   Из полученных     соотношений    можно    выявить   ряд       Не исключено, что использование в качестве лазерной
закономерностей:                                              матрицы других соединений семейства оливина (LiScSiO4,
                                                              LiScGeO4, NaScSiO4, NaScGeO4, NaYSiO4, NaYGeO4) и (или)
   -при частичном замещении атома в тетраэдрической           других допантов (Ni, V) позволит варьировать спектрально-
позиции должны, в основном, меняться параметры ячейки a и     люминесцентными свойствами в широких пределах.
c,
   -при частичном замещении атома в октаэдрической                       I. 2. 2. Соединения cемейства мелилита.
позиции Mg(2) будут изменяться, главным образом,
параметры a и b,                                                 Увеличение содержания Cr4+ в кристаллах может быть
   -для твердых растворов на основе форстерита основные       достигнуто при выборе соединений, содержащих в структуре
изменения будут наблюдаться для параметра a.                  лишь тетраэдрические позиции и при выращивании
                                                              кристаллов в атмосфере, обогащенной кислородом, чтобы
   В октаэдре структуры форстерита Mg2SiO4 среднее            обеспечить      эффективное        окисление      Cr3+ Cr4+.
межатомное расстояние Mg(2)-O (d(2)VI=2.126A) больше по       Представителями такого класса соединений являются
сравнению со средним расстоянием Mg(1)-O (d(1)VI=2.097 Å)     кристаллы со структурой мелилита, недавно привлекшие
(K=d(2)VI/d(1)VI=1.014). При переходе от форстерита Mg2SiO4   внимание исследователей.
к монтичеллиту CaMgSiO4 с увеличением радиуса катиона в          Кристаллы семейства мелилита образуют изоморфный ряд
октаэдрической позиции Mg(2) увеличивается расстояние         между конечными членами акерманитом Ca2MgSi2O7 (CMS) и
d(2)VI =2.339 Å, а вместе с ним увеличивается расстояние в    геленитом      Ca2Al2SiO7     (Ca2Al(Al)SiO7,    CAS).    В
другой октаэдрической позиции d(1)VI =2.126 Å (K=1.100) и     кристаллической структуре соединений группы мелилита
уменьшается среднее расстояние Si-O в тетраэдре (примерно     (пр. гр. P 421m) (рис.5) крупные катионы (в данном случае
в 1.01 раза по сравнению с расстоянием катион-анион в         это атомы кальция) расположены в искаженных додекаэдрах
структуре форстерита). Судя по отношению средних              (СaO8) - скрученных томсоновских кубах. Атомы Mg (или
расстояний катион-анион в октаэдрах структуры CaMgSiO4,       соответственно атомы Al) занимают центры особых
она менее структурно устойчива по сравнению с                 тетраэдров     TO4.    В    сдвоенных     тетраэдрах   Т2О7
форстеритом, что может быть причиной ее инконгруэнтного       (диортогруппа), размер которых существенно меньше размера
плавления.                                                    тетраэдров TO4, находятся атомы Si в акерманите и атомы Al
   Увеличение времени жизни ионов Cr4+ в CaMgSiO4 ( ~6        совместно с атомами Si в гелените.
мкс) по сравнению с Mg2SiO4 ( ~3 мкс) может быть связано
как с размером тетраэдрической позиции, так и со степенью и
видом искажения тетраэдра, в который входит ион Cr4+.