Структура и оптические свойства кристаллов семейства лангасита (La1–xNdx)3Ga5SiO14 (x = 0, 0.4, 0.6, 1)

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Проведено исследование структуры и оптических свойств кристаллов семейства лангасита (La1 – хNdх)3Ga5SiO14 с разным содержанием Nd. Выполнен расчет вращения плоскости поляризации света ρ для данных кристаллов из измеренных спектров пропускания в поляризованном свете. Показано, что при малой величине ρ (~3–5 град/мм) для получения лучших результатов нужно использовать спектры пропускания не при параллельных и скрещенных поляризаторах, как обычно принято, а при разных углах между ними, например ±45º. Проведено измерение циркулярного дихроизма данных кристаллов. С помощью соотношений Крамерса–Кронига определена связь между полосами циркулярного дихроизма и изменением вращения плоскости поляризации света в области полос поглощения. Рассчитаны дисперсии величин ρ с учетом поглощения в диапазоне длин волн 400–1000 нм для кристаллов (La0.6Nd0.4)3Ga5SiO14, (La0.4Nd0.6)3Ga5SiO14, Nd3Ga5SiO14 и проведено их сравнение с дисперсией ρ для кристалла лангасита La3Ga5SiO14. Проведен расчет средних показателей преломления и параметров оптической активности данных кристаллов из структурных данных. Показано, что зависимость от параметров элементарной ячейки средних показателей преломления и величин ρ, рассчитанных в приближении отсутствия поглощения, является линейной. При этом для экспериментальных значений ρ такой линейной зависимости не наблюдается, что связано с влиянием поглощения и особенностями структуры (нелинейным изменением геометрии оптически активных областей электронной плотности при замене части La на Nd).

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Т. Г. Головина

Институт кристаллографии им. А.В. Шубникова Курчатовского комплекса кристаллографии и фотоники НИЦ “Курчатовский институт”

Автор, ответственный за переписку.
Email: tatgolovina@mail.ru
Россия, Москва

А. Ф. Константинова

Институт кристаллографии им. А.В. Шубникова Курчатовского комплекса кристаллографии и фотоники НИЦ “Курчатовский институт”

Email: tatgolovina@mail.ru
Россия, Москва

А. П. Дудка

Институт кристаллографии им. А.В. Шубникова Курчатовского комплекса кристаллографии и фотоники НИЦ “Курчатовский институт”

Email: tatgolovina@mail.ru
Россия, Москва

А. В. Буташин

Институт кристаллографии им. А.В. Шубникова Курчатовского комплекса кристаллографии и фотоники НИЦ “Курчатовский институт”

Email: tatgolovina@mail.ru
Россия, Москва

Б. А. Уманский

Институт кристаллографии им. А.В. Шубникова Курчатовского комплекса кристаллографии и фотоники НИЦ “Курчатовский институт”

Email: tatgolovina@mail.ru
Россия, Москва

Н. С. Козлова

Национальный исследовательский технологический университет “МИСиС”

Email: tatgolovina@mail.ru
Россия, Москва

В. М. Касимова

Национальный исследовательский технологический университет “МИСиС”

Email: tatgolovina@mail.ru
Россия, Москва

Е. В. Забелина

Национальный исследовательский технологический университет “МИСиС”

Email: tatgolovina@mail.ru
Россия, Москва

Список литературы

  1. Белоконева Е.Л., Симонов М.А., Милль Б.В. и др. // Докл. АН СССР. 1980. Т. 255. № 5. С. 1099.
  2. Каминский А.А., Милль Б.В., Саркисов С.Э. // Физика и спектроскопия лазерных кристаллов. М.: Наука, 1986. С. 197.
  3. АО Фомос-Материалы, Москва. https://newpiezo.com
  4. Kaminskii A.A., Belokoneva E.L., Mill B.V. et al. // Phys. Status Solidi. A. 1984. V. 86. P. 345. https://doi.org/10.1002/pssa.2210860139
  5. Mill B.V., Pisarevsky Yu.V. // Proc. 2000 IEEE/EIA Intern. Frequency Control Symp., Kansas City, Missouru, USA. P. 133.
  6. Mill B.V., Belokoneva E.L., Fukuda T. // Rus. J. Inorg. Chem. 1998. V. 43. P. 1032.
  7. Кугаенко О.М., Торшина Е.С., Петраков В.С. и др. // Изв. вузов. Материалы электронной техники. 2014. Т. 17. № 3. С. 174. https://doi.org/10.17073/1609-3577-2014-3-174-182
  8. Балышева О.Л., Клудзин В.В., Кулаков С.В., Дмитриев В.Ф. // Информационно-измерительные системы. 2012. № 6. С. 67.
  9. Андреев И.А., Дубовик М.Ф. // Письма в ЖЭТФ. 1984. Т. 10. С. 487.
  10. Kaminskii A.A., Mill B.V., Khodzhabagyan G.G. et al. // Phys. Status Solidi. A. 1983. V. 80. P. 387. https://doi.org/10.1002/pssa.2210800142
  11. Батурина О.А., Гречушников Б.Н., Каминский А.А. и др. // Кристаллография. 1987. Т. 32. Вып. 2. С. 406.
  12. Heimann R.B., Hengst M., Rossberg M., Bohm J. // Phys. Status Solidi. A. 2003. V. 198. № 2. P. 415. https://doi.org/10.1002/pssa.200306627
  13. Wei A., Wang B., Qi H., Yuan D. // Cryst. Res. Technol. 2006. V. 41. № 4. P. 371. https://doi.org/10.1002/crat.200510589
  14. Lyubutin I.S., Naumov P.G., Mill’ B.V. et al. // Phys. Rev. B. 2011. V. 84. P. 214425. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.84.214425
  15. Милль Б.В., Буташин А.В., Ходжабагян Г.Г. и др. // Докл. АН СССР. 1982. Т. 264. С. 1385.
  16. Универсальная измерительная приставка Agilent Cary Universal Measurement Accessory (UMA) // Agilent Technologies. http://www.agilent.com/cs/library/technicaloverviews/public/5991-2529RU.pdf
  17. Бёккер Ю. Спектроскопия. М.: Техносфера, 2009. 528 с.
  18. Свиридов Д.Т., Свиридова Р.К., Смирнов Р.Ф. Оптические спектры ионов переходных металлов в кристаллах. М.: Наука, 1976. 267 с.
  19. Бурков В.И., Буташин А.В., Федотов Е.В. и др. // Кристаллография. 2005. Т. 50. № 6. С. 1031.
  20. Шубников А.В. Основы оптической кристаллографии. М.: Изд-во АН СССР, 1958. 207 с.
  21. Шувалов Л.А., Урусовская А.А., Желудев И.С. и др. Современная кристаллография. Т. 4. Физические свойства кристаллов. М.: Наука, 1981. 496 с.
  22. Константинова А.Ф., Гречушников Б.Н., Бокуть Б.В., Валяшко Е.Г. Оптические свойства кристаллов. Минск: Наука и техника, 1995. 302 с.
  23. Джерасси К. Дисперсия оптического вращения. М.: Изд-во иностранной литературы, 1962. 400 с.
  24. Rigaku Oxford Diffraction, 2018, CrysAlisPro Software system, version 1.171.39.46, Rigaku Corporation, Oxford, UK.
  25. Дудка А.П., Рабаданов М.Х., Лошманов А.А. // Кристаллография. 1989. Т. 34. Вып. 4. С. 818.
  26. Dudka A.// J. Appl. Cryst. 2010. V. 43. № 6. P. 1440. https://doi.org/10.1107/S0021889810037131
  27. Petricek V., Dusek M., Palatinus L. // Z. Kristallogr. 2014. В. 229. № 5. S. 345. https://doi.org/10.1515/zkri-2014-1737
  28. Максимов Б.А.,Молчанов В.Н., Милль Б.В. и др.// Кристаллография. 2005. Т. 50. № 5. С. 813.
  29. Дудка А.П. // Кристаллография. 2017. Т. 62. № 2. С. 202. https://doi.org/10.7868/S0023476117020102
  30. Iwataki T., Ohsato H., Tanaka K. et al. // J. Eur. Ceram. Soc. 2001. V. 21. P. 1409. https://doi.org/10.1016/S0955-2219(01)00029-2
  31. Дудка А.П., Милль Б.В. // Кристаллография. 2014. Т. 59. № 5. С. 759. https://doi.org/10.7868/S0023476114050038
  32. Vegard L. // Z. Phys. 1921. B. 5. S. 17. https://doi.org/10.1007/BF01349680
  33. Дудка А.П. // Кристаллография. 2017. Т. 62. № 3. С. 374. https://doi.org/10.7868/S0023476117030043
  34. Бацанов С.С. Структурная рефрактометрия. М.: Высшая школа, 1976. 304 с.
  35. Glazer A.M. // J. Appl. Cryst. 2002. V. 35. P. 652. https://doi.org/10.1107/S0021889802013997
  36. Shannon R.D., Shannon R.C., Medenbach O., Fischer R.X. // J. Phys. Chem. Ref. Data. 2002. V. 31. № 4. P. 931. https://doi.org/10.1063/1.1497384

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Спектры пропускания (а) и поглощения (б) кристаллов LGS (1), LN0.4GS (2), LN0.6GS (3), NGS (4)

Скачать (252KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Рассчитанные (а) и экспериментальные (б) спектры пропускания LGS при разных углах τ между поляризатором и анализатором, толщина образца d = 1.76 мм

Скачать (184KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Спектры пропускания в поляризованном свете образцов кристаллов LN0.4GS толщиной d = 1.04 мм (а) и NGS толщиной d = 0.81 мм (б) при углах между поляризаторами 0º, 90º, –45º, 45º

Скачать (290KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Расчет ρ в области прозрачности для кристаллов NGS (кружки) и LN0.4GS (квадратики). Кривая – дисперсия ρ для кристалла LGS

Скачать (71KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Циркулярный дихроизм θi (пунктирные линии) в одной или нескольких полосах поглощения и рассчитанная добавка к вращению плоскости поляризации Δρi (сплошные линии)

Скачать (404KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Спектры циркулярного дихроизма для кристаллов LN0.4GS (а) и NGS (б)

Скачать (115KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Связь циркулярного дихроизма θ и вращения плоскости поляризации света ρ: первый столбец – расчет добавки Δρ к величине ρ, связанной с разными полосами циркулярного дихроизма θ, на примере кристалла LN0.4GS; дисперсия ρ с учетом циркулярного дихроизма θ в сравнении с экспериментальной дисперсией удельного вращения (показана точками): второй столбец – LN0.4GS, третий столбец – NGS

Скачать (750KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Рассчитанные с учетом поглощения величины вращения плоскости поляризации света ρ в сравнении с соответствующей величиной для LGS (кривая внизу) для кристаллов: а – LN0.4GS, б – NGS

Скачать (200KB)
Метаданные
10. Рис. 9. Зависимость параметра решетки а от содержания Nd

Скачать (59KB)
Метаданные
11. Рис. 10. Конфигурация (в форме эллипсоидов атомных смещений) из атомов Ga(3f) и атомов O3(6g) в соседних ячейках, формирующая трехзаходную спираль в кристалле NGS

Скачать (199KB)
Метаданные
12. Рис. 11. Зависимости от параметра ячейки а средних показателей преломления, рассчитанных по методу молекулярных рефракций (nср1, ●) и программе WinOptAct (nср2, ■) (а); рассчитанных (▲) и экспериментальных (♦) величин вращения плоскости поляризации света ρ (б)

Скачать (133KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024