Исследована стеклообразующая система PbO–Ga2O3 с содержанием оксида свинца более 50 мол. %. Установлено, что введение оксида свинца существенно влияет на структуру стекла. Методами колебательной спектроскопии показано, что PbO существенно сокращает количество мостиковых связей Ga–O–Ga, что приводит к ослаблению стеклянной сетки и доминированию в ней пирамид PbO4. Структурные изменения приводят к значительному изменению физико-химических свойств стекол. Подробно рассмотрены спектральные и оптические свойства стеклообразующей системы PbO–Ga2O3. Стекла обладают широким окном прозрачности (от 0,5 до 7,5 мкм), большим показателем преломления (?2,2) и небольшим числом Аббе (около 12). Разработанные материалы перспективны для применения в оптике и фотонике для приборов инфракрасного диапазона спектра.
Анастасия Борисовна Терехова – студент кафедры химии и технологии кристаллов, Российский химико-технологический университет им. Д. И. Менделеева (РХТУ им. Д. И. Менделеева), Москва, Россия
Дмитрий Андреевич Бутенков – аспирант кафедры химии и технологии кристаллов, Российский химико-технологический университет им. Д. И. Менделеева (РХТУ им. Д. И. Менделеева), Москва, Россия
Кристина Игоревна Рунина – канд. хим. наук, мл. науч. сотрудник лаборатории функциональных материалов и структур для фотоники и электроники кафедры химии и технологии кристаллов, Российский химико-технологический университет им. Д. И. Менделеева (РХТУ им. Д. И. Менделеева), Москва, Россия
Мария Анатольевна Усламина – канд. хим. наук, ст. науч. сотрудник лаборатории технологии оптических материалов, МГУ им. Н. П. Огарева, Саранск, Россия
Александр Алексеевич Пыненков – мл. науч. сотрудник Научно-образовательного центра «Высокочистые материалы и элементы волоконной оптики и лазерной техники», МГУ им. Н. П. Огарева, Саранск, Россия
Ольга Борисовна Петрова – д-р хим. наук, профессор, профессор кафедры химии и технологии кристаллов, Российский химико-технологический университет им. Д. И. Менделеева (РХТУ им. Д. И. Менделеева), Москва, Россия
1. Shelby J. E. Lead galliate glasses // J. Am. Ceram. Soc. 1988. No. 71(5). P. 254 – 256. URL: https://doi.org/10.1111/j.1151-2916.1988.tb05072.x (дата обращения: 10.03.2024).
2. Lapp J. C., Dumbaugh W. H., Powley M. L. Recent advances in heavy-metal oxide glass research // Proc. SPIE 1327. Properties and Characteristics of Optical Glass II. 1990. P. 162 – 170. URL: https://doi.org/10.1117/12.22527 (дата обращения: 10.03.2024).
3. Miyaji F., Tadanaga K., Sakka S. Properties and structure of binary PbO–GaO?.?. Glasses as the base of nonlinear optical multicomponent glasses // Bulletin of the Institute for Chemical Research, Kyoto University. 1992. No. 69(5–6). P. 495 – 510.
4. Dumbaugh W. H., Lapp J. C. Heavy-metal oxide glasses // Journal of the American Ceramic Society. 1992. No. 75. P. 2315 – 2325. URL: https://doi.org/10.1111/j.1151-2916.1992.tb05581.x (дата обращения: 10.03.2024).
5. Shearer A., Hauke B., Montazerian M., Mauro J. C. A critical review of infrared transparent oxide glasses // Optical Materials: X. 2023. P. 100258. URL: https://doi.org/10.1016/j.omx.2023.100258 (дата обращения: 10.03.2024).
6. Nevriva M., Pollert E., Fischer K. Phase diagram of the binary system PbO–Ga2O3 // Materials Research Bulletin. 1978. V. 13, No. 5. P. 473 – 476. URL: https://doi.org/10.1016/0025-5408(78)90155-1 (дата обращения: 10.03.2024).
7. Ghosh G. Sellmeier coefficients and dispersion of thermo-optic coefficients for some optical glasses // Appl. Opt. 1997. V. 36. P. 540 – 1546. URL: https://doi.org/10.1364/AO.36.001540 (дата обращения: 11.03.2024).
8. Medenbach O., Dettmar D., Shannon R. D., et al. Refractive index and optical dispersion of rare earth oxides using a small prism technique // Journal of Optics A: Pure and Applied Optics 2001. V. 3. P. 174 – 177. DOI: 10.1088/1464-4258/3/3/303 (дата обращения: 11.03.2024).
9. Lentes F. T., Clement M. K. Th., Neuroth N., et al. Optical properties. In: Bach, H., Neuroth, N. (eds). The properties of optical glass. Schott Series on Glass and Glass Ceramics. Berlin – Heidelberg: Springer, 1998. URL: https://doi.org/10.1007/978-3-642-57769-7_2 (дата обращения: 13.03.2024).
10. Singh G. P., Kaur P., Kaur S., Singh D. Role of WO3 in structural and optical properties of WO3–Al2O3–PbO–B2O3 glasses // Phys. B Condens. Matter. 2011. No. 406. P. 4652 – 4656. URL: https://doi.org/10.1016/j.physb.2011.09.052 (дата обращения: 13.03.2024).
11. Goto K., Ikenaga K., Tanaka N. et al. Thermodynamic and experimental studies of ?-Ga2O3 growth by metalorganic vapor phase epitaxy // Japanese Journal of Applied Physics, 2021. V. 60, No. 4. P. 045505 URL: https://doi.org/10.35848/1347-4065/abec9d (дата обращения: 13.03.2024).
12. Dorosz D. Glasses from the system PbO–Bi2O3–Ga2O3–BaO: the properties and tendency to crystallization // Proc. SPIE 5775, Photonics Applications in Astronomy, Communications, Industry, and High-Energy Physics Experiments III. 2005. V. 5775. P. 264 – 267. URL: https://doi.org/10.1117/12.610673 (дата обращения: 13.03.2024).
13. Chatzipanagis K. I., Tagiara N. S., Kamitsos E. I., et al. Structure of lead borate glasses by Raman, 11B MAS, and 207Pb NMR spectroscopies // J. Non-Cryst. Solids. 2022. No. 589. P. 121660 URL: https://doi.org/10.1016/j.jnoncrysol.2022.121660 (дата обращения: 13.03.2024).
14. Butenkov D., Bakaeva A., Runina K., et al. New glasses in the PbCl2–PbO–B2O3 system: Structure and optical properties // Ceramics. 2023. No. 6(3). P. 1348 – 1364. URL: https://doi.org/10.3390/ceramics6030083 (дата обращения: 13.03.2024).
15. Smol?k J., Knotek P., Schwarz J., et al. Laser direct writing into PbO–Ga2O3 glassy system: parameters influencing microlenses formation // Appl. Surf. Sci. 2021. No. 540. P. 148368 URL: https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2020.148368 (дата обращения: 13.03.2024).
16. Miyaji F., Sakka S. Structure of PbO–Bi2O3–Ga2O3 glasses // J. Non-Cryst. Solids. 1991. No. 134. P. 77 – 85. URL: https://doi:10.1016/0022-3093(91)90013-v (дата обраще-ния: 13.03.2024).
17. Kharlamov A. A., Almeida R. M., Heo J. Vibrational spectra and structure of heavy metal oxide glasses // J. Non-Cryst. Solids. 1996. No. 202. P. 233 – 240. URL: https://doi:10.1016/0022-3093(96)00192-5 (дата обращения: 13.03.2024).
18. Adams D. M., Stevens D. C. Single-crystal vibrational spectra of tetragonal and orthorhombic lead monoxide // J. Chem. Soc. Dalton Trans. 1977. P. 1096 – 1103. URL: https://doi.org/10.1039/DT9770001096 (дата обращения: 14.03.2024).
19. Ilieva D., Jivov B., Bogachev G., et al. Infrared and Raman spectra of Ga2O3–P2O5 glasses // J. Non-Cryst. Solids. 2001. No. 283(1 – 3). P. 195 – 202. URL: https://doi:10.1016/s0022-3093(01)00361-1 (дата обращения: 15.03.2024).
20. Takebe H., Yoshino K., Murata T., et al. Spectroscopic properties of Nd3+ and Pr3+ in gallate glasses with low phonon energies // Appl. Opt. 1997. No. 36(24). P. 5839. URL: https://doi:10.1364/ao.36.005839 (дата обращения: 15.03.2024).
21. Yoshimoto K., Masuno A., Ueda M., et al. Low phonon energies and wideband optical windows of La2O3–Ga2O3 glasses prepared using an aerodynamic levitation technique // Scientific Reports. 2017. No. 7(1). P. 45600. URL: https://doi:10.1038/srep45600 (дата обращения: 15.03.2024).
22. Calzavara F., Allix M., Dussauze M. Glass forming regions, structure and properties of lanthanum barium germanate and gallate glasses // J. Non-Cryst. Solids. 2021. No. 571. P. 121064. URL: https://doi:10.1016/j.jnoncrysol.2021.121 (дата обращения: 16.03.2024).
23. Hannon A. C., Parker J. M., Vessal B. The effect of composition in lead gallate glasses: A structural study // Journal of non-crystalline solids. 1996. V. 196. P. 187 – 192. URL: https://doi.org/10.1016/0022-3093(95)00584-6 (дата обращения: 11.06.2024).
24. Choi Y. G., Heo J., Chernov V. A. Ga K-edge EXAFS analysis on the coordination of gallium in PbO–Ga2O3 glasses // Journal of non-crystalline solids. 1997. V. 221, No. 2–3. P. 199 – 207. URL: https://doi.org/10.1016/S0022-3093(97)00418-3 (дата обращения: 11.06.2024).
25. Pat. USA № 4483931. Lead gallate glasses / William H. Dumbaugh, Jr., Brian P. Tyndell. № US06/476 929: fil. date 21.03.1983: publ. date 20.11.1984 (дата обращения: 16.03.2024).
Статью можно приобрести
в электронном виде!
PDF формат
500 руб
DOI: 10.14489/glc.2024.09.pp.010-019
Тип статьи:
Научная статья
Оформить заявку
