Кристаллографы Санкт-Петербургского государственного университета (СПбГУ) вместе с коллегами из Института химии силикатов им. Гребенщикова синтезировали новое семейство оксоборатов.
Эти соединения демонстрируют ценные нелинейно‑оптические свойства и исключительную термическую стабильность, что открывает перспективы для их широкого применения в создании различных приборов: от пьезоэлектриков и люминофоров до специализированных лазеров.
Как отмечают в СПбГУ, соли борной кислоты всегда привлекали внимание материаловедов своим структурным разнообразием и выдающимися оптическими характеристиками. Благодаря этим качествам они получили широкое применение в приборостроении, например, в твердотельных лазерах или в качестве стандартизирующих элементов на синхротронах.
Особый интерес представляют бораты, легированные редкоземельными элементами, которые активно изучаются как основа для новых люминофоров и термостойких материалов. Новое исследование петербургских ученых продолжает эту стратегическую линию, предлагая соединения с уникальным сочетанием характеристик.
Объектом изучения стало семейство боратов Ca₆Ln₁₂O₉(BO₃)₁₀. Их кристаллическая структура напоминает каркас с каналами, в которых расположены треугольные группы BO₃. При нагреве выше 1000 °C она демонстрирует интересный переход: часть «треугольников» теряет жесткую ориентацию, переходя в частично разупорядоченное состояние.
Главная ценность этих материалов — в сочетании настраиваемых нелинейно‑оптических свойств, зависящих от выбранного редкоземельного элемента, и высокой термической стабильности. Ширину их запрещенной зоны можно довести до ультрафиолетового диапазона, при этом структура остается стабильной в интервале от отрицательных температур до примерно 1200 °С
Новое семейство было обнаружено почти случайно, в ходе изучения уже известных боратов. Из промежуточной смеси продуктов синтеза ученым удалось выделить монокристалл с неописанными ранее параметрами. После определения структуры и формулы с помощью рентгеноструктурного анализа исследователи целенаправленно синтезировали серию из пяти соединений, варьируя редкоземельный элемент.
Все синтезированные бораты оказались нецентросимметричными, что является ключевым условием для проявления нелинейно‑оптических свойств. Стабильность в экстремально широком температурном диапазоне делает эти материалы потенциальными кандидатами для производства компонентов аналитической аппаратуры и лазерных систем.
Ранее Наука Mail рассказывала, что ученые Финляндии нашли прочную замену пластикам на основе нефти.
