Докладчик: Кузьмин Николай Николаевич, младший научный сотрудник лаборатории фурье-спектроскопии, аспирант МФТИ.

Тема доклада: Синтез и спектроскопическое исследование редкоземельных галлиевых и хромовых боратов со структурой хантита (доклад по материалам диссертации на соискание ученой степени кандидата физ.-мат. наук по специальности 1.3.6. Оптика, планируемой к защите в диссертационном совете ИСАН).

Научный руководитель: к.ф.-м.н. Болдырев К.Н. (ИСАН).

Научный консультант: д.х.н. Мальцев В.В. (МГУ).

Аннотация доклада

Цель работы: исследование особенностей синтеза, кристаллизации и получение новых данных о структурных, оптических, люминесцентных, магнитных свойствах РЗ хромовых и галлиевых боратов со структурным типом минерала хантита методами оптической, инфракрасной (ИК), люминесцентной спектроскопии, порошковой рентгеновской дифракции, термического анализа.

Задачи работы:
1. Определение фазовых соотношений в тройных системах R2O3 – Cr2O3 – B2O3 (R = Sm, Gd – Lu) и поиск систем, в которых происходит кристаллизация двойных боратов RCr3(BO3)4.2. Изучение фазовых соотношений в псевдо-тройных системах RCr3(BO3)4 – K2Mo3O10 – В2O3 (R = Tb – Ho) и псевдо-двойных RCr3(BO3)4 – K2Mo3O10 (R = Sm, Gd, Er). Определение областей монофазной кристаллизации и оптимального состава шихты для синтеза ромбоэдрической модификации RCr3(BO3)4.3. Исследование термической устойчивости и механизмов плавления двойных боратов RCr3(BO3)4 (R = Sm, Gd – Er).4. Получение ИК спектров поглощения РЗ хромовых боратов RCr3(BO3)4 (R = Sm, Gd – Er). Нахождение зависимости между получаемой политипной модификацией и условиями синтеза кристаллов.5. Построение энергетических схем штарковских уровней РЗ ионов в парамагнитном состоянии боратов RCr3(BO3)4 (R = Sm, Tb, Dy, Ho).6. Исследование магнитных фазовых переходов в боратах RCr3(BO3)4 (R = Sm, Gd – Ho).7. Получение и анализ спектров люминесценции, определение нелинейно-оптических свойства РЗ галлиевых боратов RGa3(BO3)4 (R – Nd, Sm, Tb, Dy, Ho, Er).

Основные результаты:
1. Впервые определены закономерности фазообразования в тройных оксидных системах R2O3 – Cr2O3 – B2O3 (R = Sm, Gd – Lu). Показано, что бораты RCr3(BO3)4 образуются в системах R2O3 – Cr2O3 – B2O3 (R = Sm, Gd – Er), а для более мелких РЗ (Tm – Lu) ионов устойчива фаза RCr(BO3)2 со структурой минерала доломита2. Впервые изучено фазообразование в системах RCr3(BO3)4 – K2Mo3O10 – В2O3 (R = Tb, Dy, Ho) и RCr3(BO3)4 – K2Mo3O10 (R = Sm, Gd, Er). Определены области монофазной кристаллизации RCr3(BO3)4 (R = Sm, Gd – Er).3. Впервые определены температуры плавления и изучена природа плавления двойных боратов RCr3(BO3)4 (R = Sm, Gd – Er) и RCr(BO3)2 (R = Ho – Er).4. Обнаружены условия кристаллизации ромбоэдрической и моноклинной политипных модификаций RCr3(BO3)4 в системах RCr3(BO3)4 – K2Mo3O10 – В2O3 и RCr3(BO3)4 – K2Mo3O10 для крупных РЗ ионов –  Sm и мелких – от Gd до Er.5. Впервые определены энергетические схемы штарковских уровней РЗ ионов в парамагнитном состоянии соединений RCr3(BO3)4 (R = Sm, Tb, Dy, Ho).6. Обнаружены магнитные фазовые переходы в боратах RCr3(BO3)4 и исследована их природа.7. Впервые проведена оценка нелинейно-оптических свойств РЗ галлиевых боратов RGa3(BO3)4 (R – Nd, Sm, Tb, Dy, Ho, Er), показана перспективность их дальнейших исследований.