КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер проекта 21-73-10108
НазваниеФундаментальные и прикладные исследования новой нанокристаллической керамики на основе твердых растворов кубической и ромбической фаз галогенидов серебра и таллия (I), высокопрозрачной в терагерцовом, видимом и инфракрасном спектральном диапазонах, устойчивой к ионизирующим излучениям для фотоники, лазерной и волоконной оптики
Руководитель Салимгареев Дмитрий Дарисович, Кандидат технических наук
Организация финансирования, регион федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" , Свердловская обл
Конкурс №61 - Конкурс 2021 года «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными
Область знания, основной код классификатора 03 - Химия и науки о материалах; 03-601 - Химия новых неорганических функциональных и наноразмерных материалов
Ключевые слова нанокристаллическая керамика, твердые растворы, галогениды серебра и таллия (I), одновалентный таллий, высокопрозрачная оптика, терагерцовый диапазон, инфракрасный диапазон, видимый диапазон, инфракрасные световоды
Код ГРНТИ81.37.09
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Для развития лазерной физики, волоконной оптики и фотоники в среднем (2-25 мкм), дальнем (25-100 мкм) инфракрасных диапазонах, а также в терагерцевом частотном (0,1 – 10,0 ТГц) и миллиметровом диапазонах (до 3 мм), которые являются малоосвоенными вследствие недостатка элементной базы, необходимы высокопрозрачные, функциональные материалы, способные пропускать оптическое излучение в широком спектральном диапазоне без окон поглощения, при этом негигроскопичные и способные сохранять свои свойства на открытом воздухе и в более «жестких» условиях ионизирующих излучений. Создание таких материалов, способных сочетать в себе различные функциональные свойства, является актуальной задачей, требующей фундаментальных и прикладных исследований в области влияния структуры и компонентного состава материалов на функциональные свойства. В связи с этим в России и мире активно ведутся поиск и разработка новых материалов, охватывающих широкий спектральный диапазон и обладающих широким набором физических свойств. Оптическая нанокристаллическая керамика является одним из перспективных материалов в области разработки новых функциональных материалов. Высокая степень уплотнения и отсутствия роста нанозерен (ромбическая фаза) приводят к малому рассеиванию на границах зерен и порах, в результате чего достигается высокая прозрачность 65 – 75 % в инфракрасном диапазоне от 0,5 до 47,0– 65,0 мкм в зависимости от состава кубической фазы в широком окне оптического пропускания. Особое внимание привлекают нанокерамики на основе твердых растворов AgHal – TlHal благодаря высокой радиационной стойкости, которая растет с увеличением содержания галогенидов одновалентного таллия. Кроме того, эти материалы прозрачны в терагерцовом и миллиметровом диапазонах, что еще больше расширяет возможности их применений [L. Zhukova, D. Salimgareev, A. Korsakov, N. Yudin, G. Komandin, I. Spektor, A. Lvov, A. Yuzhakova. The optical transparency investigation of crystals based on the AgHal – TlHal solid solutions systems in the terahertz range. Optical Materials. Vol. 113, P. 110870]. Данные материалы обладают низким коэффициентом поглощения от 10^-5 до 10^-3 см^-1 и оптическими потерями 0,1 – 0,5 дБ/м (в волокнах). Из них возможно получение высокопрозрачной в видимом, инфракрасном, терагерцовом и миллиметровом диапазонах гетерофазной керамики на основе нескольких систем, соединяющих различные кристаллические фазы двух и более твердых растворов регулируемого состава, обладающих различными физико-химическими свойствами. Использование сложного состава таких композитных сред позволяет сочетать в одном материале несколько функциональных свойств, например, высокую прозрачность в широком диапазоне с технологичностью обработки. Для разработки таких материалов необходимо проводить термодинамические исследования диаграмм плавкости, определять гомогенные и гетерогенные области существования твердых растворов при комнатных температурах, на основе которых формируется структура кристаллов и керамики. При этом необходимо обеспечить экологическую чистоту и безотходность разрабатываемых комплексных технологий.
Керамика на основе твердых растворов систем TlBr0.46I0.54 – AgI, TlCl0.7Br0.3 – AgI; AgСl – Ag0,85Tl0,15Br0,92I0,08; AgСl – Ag0,85Tl0,15Br0,85I0,15 является перспективным материалом, который способен обеспечить все необходимые функциональные свойства, поскольку она прозрачна в широком спектральном диапазоне, с малыми оптическими потерями и высокими фотостойкостью, пластичностью и гибкостью, технологичностью изготовления. Это делает керамику уникальным материалом, востребованными для лазерной физики, инфракрасной и терагерцовой оптики, а также фотоники и оптоэлектроники. Для проведения фундаментальных исследований свойств керамики будет произведено термодинамическое исследование и построение представленных выше диаграмм плавкости твердых растворов галогенидов серебра и одновалентного таллия, установлено влияние пошагового увеличения AgCl и AgI в прочих твердых растворах на формирование их электронной структуры и оптических свойств. Комплексный подход к изучению свойств новых систем позволяет охватить широкий спектр исследований от синтеза высокочистой шихты и построения фазовых диаграмм до получения как фундаментальной информации о новой материальной базе, так и новых оптических изделий таких как пластинки, окна, световоды на основе керамики, а также изучения их свойств.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ