Новости

30 сентября, 2022 14:41

Российские ученые впервые показали возможность динамического разупорядочения в структурах боратов

Динамическое разупорядочивание – состояние кристалла, в котором под воздействием температуры жесткие атомные группировки начинают совершать непрерывное вращение вокруг своей оси. Поскольку кристаллы боратов получаются путем кристаллизации из высокотемпературных расплавов, ученым и технологам важно знать, происходят ли с ними какие-либо изменения в процессе выращивания, ведь это может отразиться на качестве получаемого материала.
Источник: пресс-служба РНФ

Коллектив ученых Новосибирского государственного университета, Института геологии и минералогии им. В. С. Соболева СО РАН и Института физики высоких давлений им. Л. Ф. Верещагина РАН провел целенаправленный поиск структур боратов, подверженных динамическому разупорядочению, и в результате экспериментов был найден первый представитель, для которого возможность появления данного эффекта была показана на основе квантово-химического моделирования. 

«Бораты имеют очень широкое практическое применение. Например, они являются основным материалом нелинейной оптики, использующимся для преобразования частоты лазерного излучения. Именно благодаря практической значимости для науки и промышленности синтезировано уже почти три тысячи представителей структур боратов, которые исследуются в десятках лабораторий по всему миру. Поскольку открытие новых структурных изменений, происходящих в высокотемпературной области, для данных соединений – это важная исследовательская задача, нами было принято решение провести целенаправленное исследование и разобраться, могут ли проявляться эффекты динамического беспорядка для кристаллов боратов», — прокомментировал исследование кандидат геолого-минералогических наук, доцент Геолого-геофизического факультета НГУ Павел Гаврюшкин.

Ученые провели моделирование хорошо зарекомендовавшими себя методами молекулярной динамики и квантовой химии кристалла Ba3(BO3)2 и обнаружили серию переходов, в которой осуществляется постепенной разупорядочение структуры, то есть [BO3] треугольники поэтапно переходят от квазигармонических колебаний к непрерывному вращению вокруг своей оси. Интересно, что эти переходы появляются при сравнительно низких температурах: разупорядочивание было зафиксировано при температурах 527 К, 1041 К, 1551 К и 1748 К, в то время как температура плавления порядка 1640 K. 

«В нашем исследовании мы идентифицировали как минимум один кристалл бората, который при нагревании может переходить в динамически разупорядоченное состояние. Но уверены, что таких соединений гораздо больше, и их идентификация, а также экспериментальное исследование характеристик среды, при которых происходит изменение структуры, – это огромная область, исследования в которой мы планируем проводить ближайшие несколько лет», — подчеркнул ученый.

Исследование проведено при поддержке гранта Российского научного фонда. Результаты работы опубликованы в престижном журнале Physical Chemistry Chemical Physics.
18 ноября, 2022
Литий-ионная безопасность: российские ученые создали материал для защиты аккумуляторов от возгорания
Российские учёные придумали способ для эффективной защиты литийионных аккумуляторов от перегрева и в...
16 ноября, 2022
Мелкозернистость как гарантия прочности
Учёные Уфимского университета науки и технологий (УУНИТ) нашли способ повысить прочность титановых с...