Московский государственный университет им. Ломоносова 
 Геологический факультет
Домой Написать письмо
Информация о кафедре
Исторический обзор
Cтраничка памяти
Сотрудники, аспиранты
Научная работа
Публикации сотрудников
Аспирантура
Магистратура
Информация для студентов
Учебный план
Учебные курсы
Учебные пособия
Практики
Абитуриенты
Новости
Конференции
Полезные ресурсы
Коммерческие предложения
Locations of visitors to this page
Наш партнер - центр интерактивных образовательных технологий МГУ

Профком Геологического факультета МГУ

Инновационный центр Популярная геология - партнер кафедры


Рейтинг@Mail.ru
ЛАБОРАТОРИЯ КРИСТАЛЛОГРАФИИ И РОСТА КРИСТАЛЛОВ.

 Состав лаборатории   Предложения для целевых и инновационных разработок   Исследования 2006-2010   План работ2008г.   Исследования 2006 - 2007   Исследования 2001 - 2005   Исследования 70ых - 90ых годов 

Состав лаборатории:

Сотрудник Должность Ученое звание E-mail Телефон

ЛЕОНЮК Николай Иванович
Научный руковолитель работ доктор химических наук, профессор leon@geol.msu.ru (495) 939 2980

МАЛЬЦЕВ Виктор Викторович
Заведующий лабораторией и отв. исполнитель кандидат геол.-мин. наук, ст. научный сотрудник maltsev@geol.msu.ru (495) 939 2881

ВОЛКОВА Елена Александровна
Исполнитель кандидат химических наук, ассистент volkova@geol.msu.ru (495) 939 2980

ДИМИТРОВА Ольга Владимировна
Исполнитель. Основная тема ее научной работы - исследование процессов кристаллообразования и разработка новых методик синтеза и выращивания монокристаллов из гидротермальных растворов. доктор геол.-мин. наук, вед. научный сотрудник ovdimit@geol.msu.ru (495) 629 4807

КОПОРУЛИНА Елизавета Владимировна
Исполнитель кандидат геол.-мин. наук, ст. преподаватель evkop@geol.msu.ru (495) 939 2980

ИСАЕВ Виктор Степанович
Исполнитель инженер (495) 629 4807

МОЧЕНОВА Наталья Николаевна
Исполнитель инженер cryst_mnn@mail.ru (495) 629 4807
НЕКРАСОВА Лариса Васильевна Исполнитель аспирант (495) 939 2980

НЕФЕДОВ Павел Владимирович
Исполнитель. Выыполняет исследования условий получения и сцинтилляционных свойств монокристаллов сложных вольфраматов и молибдатов. соискатель pvnefedov@vniisims.ru (Тел: (09244) 94708, факс: (09244) 23884

Вверх, к главному меню лаборатории

Предложения для целевых и инновационных разработок:
Подробное описание
1. Лазерные кристаллы (Er,Yb):YAl3(BO3)4 для компактных медицинских и телекоммуникационных устройств
2. Кристаллы (Y,Nd)Al3(BO3)4 для высокоэффективных микрочип-лазеров
3. Монокристаллические микроразмерные слои (Er,Yb):YAl3(BO3)4
4. Другие кристаллические материалы с особыми свойствами

Вверх, к главному меню лаборатории

Тема госбюджетных работ на 2006-2010 гг:

 Образцы абразивного инструмента с соосаждёнными сверхтвёрдыми материалами: кубическим нитридом бора, синтетическими и природными алмазными шлифпорошками


«Кристаллогенезис в многокомпонентных системах»
Номер госрегистрации - 0120.0600033
Н. рук. Н.И. Леонюк

Направления исследований:
- Создание физико-химических предпосылок формирования в высокотемпературных оксидных растворах и расплавах новых фаз, исследование их морфологии, кинетики и механизма образования для создания более адекватных представлений о кристаллогенезисе природных прототипов.
- Оптимизация условий выращивания и характеризация новых функциональных монокристаллов.
- Исследование эпитаксиальных явлений при кристаллизации в многокомпонентных средах, сравнительный анализ строения межфазных границ при гетероэпитаксии и процессов роста нанокристаллических слоев (пленок) в лабораторных и природных системах.
- Изучение механизма и кинетики нанокристаллизации в стеклообразующих расплавах на основе боратов, силикатов и фосфатов и влияния внешних условий на распределение и морфологию наночастиц в аморфных матрицах.

Вверх, к главному меню лаборатории

План работ на 2008 г.

Оптические  элементы из кристаллов KMgF3 Перейти на страницу публикаций 2008 г.


Госбюджетная тема:
««Кристаллогенезис в многокомпонентных системах»
Номер госрегистрации - 0120.0600033
Н. рук. Н.И. Леонюк

Содержание этапов 2008 г. Исполнители Ожидаемые результаты
Изучение условий раствор-расплавной кристаллизации и жидкофазной эпитаксии р.з.-алюминиевых и р.з.-хромовых боратов, цинкита и хризоберилла В.В. Мальцев
Е.А. Волкова
О.В. Пилипенко
Л.В. Некрасова
Получение новых данных по фазовым соотношениям, механизму и кинетике роста кристаллов
Изучение условий выращивания, морфологии и свойств кристаллов натрий-висмутовых вольфраматов Е.В. Копорулина
Уточнение состава и конфигурации анионного мотива в пепроссиите
Сравнительное изучение кристаллохимии р.з. метаборатов цериевой группы и природного прототипа – пепроссиита П.В. Нефедов Установление зависимости морфологии и свойств кристаллов от режима роста
Гидротермальный синтез стронциевых и бариевых соединений в боратно-фосфатных системах О.В. Димитрова
Н.Н. Моченова
В.С. Исаев

Выявление закономерностей кристаллизации в системах и синтез кристаллов

Научные проекты:
  • РФФИ, № 08-05-90010-Бел_а – «Кристаллохимические и физико-химические предпосылки синтеза кристаллов и пленок (Er,Yb):YAl3(BO3)4 для интегральной оптики нового поколения» (2008-2009), н. рук. В.В. Мальцев.
  • РФФИ, № 07-05-00680-а - «Кристаллогенезис редкоземельных боратов: от функциональных синтетических материалов к природным прототипам» (2007–2009, продолжение), н. рук. Н.И. Леонюк

    Международное сотрудничество:
  • Научно-исследовательский институт оптических материалов и технологий Белорусского национального технического университета, Минск, Беларусь;
  • Объединенный институт физики твердого тела и полупроводников НАНБ, Минск, Беларусь;
  • Физический факультет Самаркандского государственного университета им. А. Навои, Самарканд, Узбекистан;
  • Институт кристаллических материалов Шаньдуньского университета, Цзинань, КНР;
  • Департамент геологических наук Римского университета (Ш), Рим, Италия;
  • Департамент химии Университета Пармы, Парма, Италия;
  • Департамент технической химии и биологии Университета Висконсин, Мэдисон, США;
  • Школа физики и астрономии Университета Сант Андрюса, Великобритания.
    Вверх, к главному меню лаборатории


    Исследования 2006 - 2007 годов:

    В рамках выполненных исследований подготовлено и защищено: в 2006 - 2 дипломных работы (А.Н. Беляков и М.А. Федотова) и 2 бакалаврских работы (Т.К. Карипидис и О.В. Мищенко); в 2007 - 1 дипломная работа (О. Мищенко) и 1 курсовая работа 3-го курса (М. Королева).
    Перейти на страницу публикаций 2007 г.
    Перейти на страницу публикаций 2006 г.


    Госбюджетная тема:
    ««Кристаллогенезис в многокомпонентных системах»
    Номер госрегистрации - 0120.0600033
    Н. рук. Н.И. Леонюк

    Научные проекты:

  • РФФИ, № 07-05-00680-а - «Кристаллогенезис редкоземельных боратов: от функциональных синтетических материалов к природным прототипам» (2007–2009), н. рук. Н.И. Леонюк;
  • РФФИ-офи, № 06-05-08103 «Лабораторная технология получения эпитаксиальных монокристаллических слоев Yb:YAl3(BO3)4 – основы планарных волноводов» (2006-07), н. рук. В.В. Мальцев;
  • МК-4594.2006.5 – «Многофункциональные монокристаллические материалы на основе редкоземельных боратов и ферритов» (2006/07), рук./исп. Е.В. Копорулина;
  • РФФИ-ГФЕН, № 05-05-39003_а - «Кристаллизация калий-редкоземельных вольфраматов: фазообразование, кристаллохимия и морфология кристаллов», (2005-07, продолжение работ), н. рук. Н.И. Леонюк;
  • CRDF award № RUC2-2627-MO-04 – «Development of improved ZnO-based substrates for epitaxial growth of GaN thin films» (2005-07, продолжение работ), н.рук. Н.И. Леонюк;
  • МК-2794.2005.5 – «Закономерности раствор-расплавной кристаллизации в безводных боратных системах» (2005-06, продолжение работ), рук./исп. В.В. Мальцев;
  • РФФИ-офи, № 05-05-08021_а - «Разработка физико-химических основ выращивания монокристаллов Yb:YAl3(BO3)4 и NdAl3(BO3)4 для компактных электронно-оптических приборов» (2005-06, продолжение работ), н. рук. Н.И. Леонюк;
  • РФФИ-ГФЕН, № 04-05-39001_а - «Кристаллизация, сравнительная кристаллохимия и физические свойства Co:LaMg-алюмината и Co:YСa-оксобората» (2004-06, продолжение работ), н. рук. Н.И. Леонюк;
  • РФФИ, № 04-05-64709-а - «Кристаллогенезис в безводных боратных системах» (2004-06, продолжение работ), н. рук. Н.И. Леонюк.

    Международное сотрудничество:
  • Научно-исследовательский институт оптических материалов и технологий Белорусского национального технического университета, Минск, Беларусь;
  • Объединенный институт физики твердого тела и полупроводников НАНБ, Минск, Беларусь;
  • Физический факультет Самаркандского государственного университета им. А. Навои, Самарканд, Узбекистан;
  • Институт кристаллических материалов Шаньдуньского университета, Цзинань, КНР;
  • Департамент геологических наук Римского университета (Ш), Рим, Италия;
  • Департамент химии Университета Пармы, Парма, Италия;
  • Департамент технической химии и биологии Университета Висконсин, Мэдисон, США.

    Краткая аннотация достижений:

    2006 г: (1) Оптимизированы условия выращивания из раствора в расплаве на точечных затравках монокристаллов YAl3(BO3)4 (YAB) с примесями Er, Yb и Tm (исп.: с.н.с., к.г.-м.н. В.В. Мальцев, ст.преп., к.г.-м.н. Е.В.Копорулина, асп. О.В. Пилипенко). Эффективные коэффициенты распределения р.з.э. между жидкой и твердой фазами в образцах оптического качества (1.5х1.5х2.0 см) находятся в пределах 0.98–1.02. Их генерационные и спектроскопические характеристики привлекательны для лазеров с диодной накачкой в области 1.5 мкм, используемых в волоконно-оптических средствах связи, локации, дальнометрии, медицине и других сферах. Введение 7 ат.% Yb3+ приводит к увеличению в третьем знаке после запятой показателей преломления кристаллов YAB и свидетельствует о потенциале системы Yb:YAB//YAB для планарных волноводов. (2) Проанализирована устойчивость морфотропных рядов семейства боратов RМ3(ВO3)4 и проводилась работа по синтезу феррограната Ca2.5Ce0.5Zr2Fe3O12 - матрицы высокорадиоактивных отходов (исп. ст.преп., к.г.-м.н. Е.В. Копорулина). (3) Получены новые результаты по раствор-расплавной кристаллизации и характеризации гептатанталатов YTa7O19, Nd:YTa7O19, Nd:LaTa7O19 и NdTa7O19 (исп. асс. к.х.н. Е.А. Волкова). (4) Изучено влияние температуры на стабильность синтетических кристаллов ZnO в нейтральной (N2), окислительной (O2) и восстановительной (95% Ar – 5% H2) средах, а также в форвакууме. В первом и втором случаях цинкит не претерпевает существенных изменений при 8-часовой выдержке вплоть до 1000°С, а в присутствии водорода - до 760°С, выше которых разлагается (исп.: с.н.с., к.г.-м.н. В.В. Мальцев, асс. к.х.н. Е.А. Волкова). (5) Показано влияние на форму кристаллов KTiOPO4 состава расплава при соотношениях растворитель (K6P4O13) : минерализатор (K2SO4, Li2SO4 и Na2SO4) = 4:1, 6:1 или 8:1, а также примесей - V, Cr, Ni, Co, Cu, Mo, Ba, Ce, Er, W (исп.: с.н.с. к.г.-м.н. В.В. Мальцев, маг. М.Н. Никитана). (6) Изучено фазообразование в системе YbAl3(BO3)4-K2Mo3O10-B2O3-Yb2O3 в диапазоне 1150-1000оС в пределах устойчивости YbAl3(BO3)4, выявлена область его монофазной кристаллизации и растворимость (исп. асп. Л.В. Некрасова). (7) Установлена корреляция между условиями роста, составом, морфологией и физико-химическими свойствами кристаллов NaBi(WO4)2, NaBi1-x(WO4)2, x=0.0211ч0.1584 и NaBi(W1+xO4)2, x=0.0079ч0.1114 и продемонстрировано влияние стехиометрии расплава на скорость распада кристаллов под воздействием электронного луча. (исп. соиск. П.В. Нефедов). (8) Изучено фазообразование в гидротермальных р.з-боратных системах при 280оС и 60 атм. (отв. исполнитель- с.н.с., д.г.-м.н. О.В. Димитрова). Получены и исследованы с помощью РСА новые соединения: La[B4O6(OH)2]Cl - тетраборат с крупными р.з.-катионами, объединенными в слои; LaB5O8(OH)21.5H2O - пентаборат с изолированными р.з.-полиэдрами; La[B5O8(OH)2] - пентаборат со сдвоенными р.з.-многогранниками и NdNa[B6O9(OH)4] – гексаборат с NaNd-колонками в структуре. Последние два синтезированы в карбонатно-галогенидных растворах, приближенных по составу к природным гидротермальным средам.
    В рамках выполненных исследований подготовлено и защищено: 2 дипломных работы (А.Н. Беляков и М.А. Федотова) и 2 бакалаврских работы (Т.К. Карипидис и О.В. Мищенко).
    2007 г: (1) Продолжены работы 2006 г. по исследованию условий выращивания из раствора в расплаве монокристаллов и тонких (до 100 мкм) слоев YAl3(BO3)4 (YAB) с примесями Er и Yb (исп.: с.н.с., к.г.-м.н. В.В. Мальцев, ст.преп., к.г.-м.н. Е.В.Копорулина, асс., к.х.н. Е.А. Волкова, ст. лаб. О.В. Пилипенко). Уточнен температурный режим и интервалы пересыщений раствора-расплава для получения образцов оптического качества размером до 1.5х1.5х2.0 см2. Изучена кинетика кристаллизации пленок Yb:YAB в интервале температур 1045-1060оС и переохлаждений 2-10оС. Методом жидкофазной эпитаксии получены монокристаллические слои с содержанием иттербия до 10 ат.%. Совместно с сотрудниками Белорусского национального технического университета изучены спектроскопические и лазерные характеристики объемных кристаллов и пленок. Одним из уникальных характеристик лазеров на кристалле (Er,Yb):YAB является генерация ультракоротких импульсов (с частотой повторения в десятки гигагерц), что актуально для новых систем телекоммуникаций. Первичное тестирование полученных нанокристаллических пленок предполагает их использование в волноводных лазерах для дальнометрии, медицины, а также телекоммуникаций. Начаты работы по детализации условий раствор-расплавной кристаллизации редкоземельно-хромовых боратов RCr3(BO3)4, обладающими сосуществованием ферроэлектрического и ферромагнитного упорядочений и, следовательно, c высоким инновационным потенциалом. (2) Изучено влияние термообработки (от 400 до 1200оС) на стабильность и спектроскопические свойства кристаллов ZnO, синтезированных гидротермальным и газово-фазным методами. (исп.: с.н.с., к.г.-м.н. В.В. Мальцев, асс. к.х.н. Е.А. Волкова, маг. Т.К. Карипидис). (3) Получены новые данные по влиянию условий кристаллизации на внешнюю морфологию кристаллов KTiOPO4 (исп.: с.н.с. к.г.-м.н. В.В. Мальцев, маг. М.Н. Никитина). (4) Продолжено исследование условий кристаллизации в системе YbAl3(BO3)4-K2Mo3O10-B2O3-Yb2O3, и сопоставлению результатов с данными по YAl-, NdAl-, GdAl-, ErAl-боратам. Начаты эксперименты по изучению фазовых соотношений в системе TmAl3(BO3)4-K2Mo3O10-B2O3-Tm2O3. (исп. асп. Л.В. Некрасова). (5) Выявлено неоднородное распределении примесей в поперечном сечении кристаллов NaBi1-x(W1+yO4)2 (0?x?0.16, 0?y?0.11), а спектры комбинационного рассеяния зависят от кристаллографической ориентации образцов (исп. соиск. П.В. Нефедов). (6) При исследовании фазообразования в карбонатно-галогенидных боратных гидротермальных растворах в интервале 250–280єС и 70–100 атм. получены центросимметричные моноклинные кристаллы Pb2[B5O9](OH)·H2O и Pb2[B5O9](OH)·0.5H2O и нецентросимметричные ромбические разновидности хильгардита, в которых группы (ОН) замещены галоген-ионом - Pb2[B5O9]Br, а так же с дополнительным щелочным катионом - Na0.5Pb2[B5O9]Cl(OH)0.5 и Na0.5Pb2[B5O9](OH)1,5·0.5H2O, в зависимости от концентрации галогенидных и карбонатных солей в системе. Для Pb2[B5O9]Br, обладающего наиболее выраженными нелинейно-оптическими свойствами, по данным синтеза и теоретического моделирование эксперимента в системе PbCO3–KBr-B2O3–H2O, выявлена область монофазной кристаллизации на основе. (отв. исполнитель- в.н.с., д.г.-м.н. О.В. Димитрова).
    В рамках выполненных исследований подготовлено и защищено: 1 дипломная работа (О. Мищенко) и 1 курсовая работа 3-го курса (М. Королева)
    Вверх, к главному меню лаборатории

    Исследования 2001 - 2005 годов:

    В рамках госбюджетной темы Исследование процессов кристаллообразования и разработка новых методик синтеза и выращивания монокристаллов из растворов и расплавов защищены 3 кандидатские диссертации (Нефедова И.В., Мотчаный А.И., Волкова Е.А) и 1 докторская работа (Димитрова О.В.)
    Перейти на страницу публикаций 2005 г.
    Перейти на страницу публикаций 2004 г.
    Перейти на страницу публикаций 2003 г.
    Перейти на страницу публикаций 2002 г.
    Перейти на страницу публикаций 2001 г.

    Госбюджетная тема:
    «Исследование процессов кристаллообразования и разработка новых методик синтеза и выращивания монокристаллов из растворов и расплавов»
    Номер госрегистрации - 01.200.1 13413
    Н. рук. Н.И. Леонюк

    Научные проекты:

  • CRDF award № RUC2-2627-MO-04 – «Development of improved ZnO-based substrates for epitaxial growth of GaN thin films» (2005-07), н.рук. Н.И. Леонюк;
  • МК-2794.2005.5 – «Закономерности раствор-расплавной кристаллизации в безводных боратных системах» (2005-06), рук./исп. В.В. Мальцев;
  • РФФИ-ГФЕН, № 05-05-39003_а - «Кристаллизация калий-редкоземельных вольфраматов: фазообразование, кристаллохимия и морфология кристаллов», (2005-07), н. рук. Н.И. Леонюк;
  • РФФИ-офи, № 05-05-08021_а - «Разработка физико-химических основ выращивания монокристаллов Yb:YAl3(BO3)4 и NdAl3(BO3)4 для компактных электронно-оптических приборов» (2005-06), н. рук. Н.И. Леонюк;
  • НТП-МГУ, 2005-15 – «Многофункциональные монокристаллические материалы на основе редкоземельных элементов» (2005), н. рук. Н.И. Леонюк;
  • РФФИ-ГФЕН, № 04-05-39001_а - «Кристаллизация, сравнительная кристаллохимия и физические свойства Co:LaMg-алюмината и Co:YСa-оксобората» (2004-06), н. рук. Н.И. Леонюк;
  • РФФИ, № 04-05-64709-а - «Кристаллогенезис в безводных боратных системах» (2004-06), н. рук. Н.И. Леонюк;
  • МК-1430.2003.05 – «Закономерности формирования новых структур в поликомпонентных расплавах на основе купратов, боратов и ванадатов» (2003-04), рук./исп. В.В. Мальцев;
  • МК-229.2003.05 – «Кристаллогенезис редкоземельных ортоборатов» (2003-04), рук./исп. Е.В. Копорулина;
  • Программа «Университеты России» - «Генезис, сравнительная морфология и кристаллохимия новых природных и синтетических кристаллов: безводные бораты, силикаты, купраты, танталаты, ванадаты» (2002), н.рук. Н.И. Леонюк;
  • ФЦП «Интеграция», № 211/3.1 - «Развитие экспериментальной, методической и учебной базы в области синтеза минералов» (2001), н.рук. Н.И. Леонюк
  • РФФИ, № 00-05-65350-а – «Кристаллохимические закономерности фазообразования в редкоземельных боратных и силикатных поликомпонентных расплавах» (2000-2002, продолжение), н.рук. Н.И. Леонюк;
  • CRDF award № RP1-2101 – «The nature of high temperature superconductivity in quasi-one dimensional ladder systems» (2000-01, продолжение работ), н.рук. Н.И. Леонюк.

    Международное сотрудничество:
  • Институт физики твердого тела и полупроводников НАНБ, Минск, Беларусь;
  • Департамент физики Университета МакКуэри, Сидней, Австралия;
  • Институт кристаллических материалов Шаньдуньского университета, Цзинань, КНР;
  • Департамент химии Университета Пармы, Парма, Италия;
  • Департамент физики Миланского политехнического института, Милан, Италия;
  • Департамент технической химии и биологии Университета Висконсин, Мэдисон, США;
  • Институт физики полупроводников, Вильнюс, Литва;
  • Институт химии твердого тела, Нант, Франция;
  • Институт физики Польской национальной академии наук, Варшава, Польша;
  • Bell Laboratories, Lucent Technologies, Murray Hill, США;

    Краткая аннотация достижений:
    Основные, полученные в 2001-2005 гг., результаты сводятся к следующему:
    Исследованы условия раствор-расплавной кристаллизации, состав, морфология и свойства твердых растворов на основе иттрий-алюминиевого (YAB) и редкоземельно-алюминиевых боратов (Pr, Yb, Tm) со структурой хантита. Оценена возможность вхождения в эти кристаллы также галлия и скандия. Совместно с сотрудниками ИГЕМ РАН и Института кристаллических материалов Шандуньского университета (г. Джинань, Китай) изучен состав и однородность кристаллов (RE,Y)Ca4O(BO3)3 (RE = Nd, Ti, Cr) и (Yb,Gd)Ca4O(BO3)3, полученных из близкого к стехиометричному расплава. Выращены монокристаллы оптического качества, как собственноYAB, так и с примесями иттербия и эрбия с размерами до 1.5х1.5х2.0 см. Из полученных образцов изготовлены оптические элементы и совместно с НИИ оптических материалов и технологий Белорусского национального технического университета и Вильнюсским университетом (Литва) начата их паспортизация на предмет использования в качестве миниатюрных активно-нелинейных устройств.
    Изучены скорости роста V эпитаксиальных слоев Yb:YAB и неодим-алюминиевого бората (NAB) в зависимости от относительного пересыщения b и температуры молибдатных растворов-расплавов разного состава. Показано, что их микроморфология и характер зависимости V(b) в значительной мере определяется степенью совершенства поверхности кристалла-подложки. Установлено, что при температурах выше 1040?С скорость диффузии частиц к поверхности кристалла сопоставима со скоростью их присоединения к изломам. По мере понижения температуры, а соответственно, и увеличения вязкости кристаллизационной среды поверхностные процессы резко ослабевают по сравнению с диффузионными, т.е. поверхностная стадия становится лимитирующей.
    Оптимизированы условия роста и получены достаточно однородные монокристаллы купратобората стронция с размерами до 0.8 см в результате двухстадийной раствор-расплавной кристаллизации. Совместно с Институтом физики полупроводников (г. Вильнюс, Литва) и Институтом физики ПАН (г. Варшава, Польша) измерены их магнитные характеристики.
    Изучено влияние минерализаторов Li2SO4, Na2SO4 и K2SO4 на микроморфологию граней кристаллов калий-титанил-фосфата (KTP). Получены новые результаты по раствор-расплавной кристаллизации политанталатов, их морфологии и свойствам. Совместно с Центром структурных исследований (г. Парма, Италия) изучены оптические спектры люминесценции NdTa7O19 и EuTa7O19, анализ которых показал их сильную зависимость от содержания оптически активных ионов в неэквивалентных позициях кристаллической структуры.
    Изучено фазообразование в гидротермальных TR-боратных системах при 280оС и 60 атм. Полученные кристаллы состава TRB6O9(OH)3 (где TR - Sm-Lu), TR[B4O6(OH)2]Cl (где TR - Ce, Pr, Nd) и TRHB2O5 (TR - Sm, Gd) исследованы с помощью РСА. На основе структурных данных можно характеризовать TRB6O9(OH)3, как соединение с новым структурным типом родственным борациту, соединение TR[B4O6(OH)2]Cl - тетраборат с крупными TR-катионами, объединенными в слои, TRHB2O5 - диборат, в котором TR-элементы находятся в дискретном состоянии. Новые кристаллы TRB6O9(OH)3 представляют интерес как нелинейный материал в УФ-диапазоне.
    В содружестве с ВНИИСИМСом проведен цикл исследований механизма гидротермального синтеза и морфологии монокристаллов кальцита, берлинита, ортофосфата галлия, кремниевого и германиевого аналогов эвлитина, по выращиванию методом Бриджмена и исследованию кристаллов перовскитоподобных фторидов типа KMgF3.
    Таким образом, созданы физико-химические основы получения из высокотемпературных растворов и расплавов ряда новых функциональных кристаллов, в том числе и структурных аналогов минералов. Также, на основе экспериментальных данных проведен сравнительный анализ кристаллогенетических, морфологических и кристаллохимических данных по неодим-алюминиевому и церий-алюминиевому метаборатам Nd(Ce)Al2.07(B4O10)O0.9 и сравнительно недавно открытому единственному природному редкоземельному безводному борату пепроссииту.
    В рамках темы защищены 3 кандидатские диссертации (Нефедова И.В., Мотчаный А.И., Волкова Е.А) и 1 докторская работа (Димитрова О.В.)
    Вверх, к главному меню лаборатории

    Исследования 70-ых - 90ых годов:

    Начиная с 1969 года, проводились комплексные исследования по созданию физико-химических предпосылок кристаллизации новых тугоплавких боратов, боросиликатов и танталатов. Впервые предложена и обоснована кристаллохимическая концепция оценки кислотно-основных свойств вязких расплавов сложного состава, обеспечившая прогнозируемый синтез новых оптических материалов, в частности – тугоплавких боратов, задолго до появления к ним всеобщего интереса.
    Перейти на страницу публикаций 1980-89 гг.
    Перейти на страницу публикаций 1990-99 гг.
    Перейти на страницу публикаций 2000 г.

    Тематика госбюджетных работ:

  • "Исследование процессов роста и разработка методов выращивания тугоплавких монокристаллов" Номер госрегистрации - 01.960.0 09513 Н. рук. – Н.И. Леонюк
  • «Исследование реальной структуры и морфологии сложных оксидных кристаллов» Номер госрегистрации - 01.960.0 09549 Н. рук. – Л.И. Леонюк

    Научные проекты:
  • РФФИ, № 00-05-65350-а – «Кристаллохимические закономерности фазообразования в редкоземельных боратных и силикатных поликомпонентных расплавах» (2000-2002), н.рук. Н.И. Леонюк;
  • CRDF, award № RP1-2101 – «The nature of high temperature superconductivity in quasi-one dimensional ladder systems» (2000-01), н.рук. Л.И. Леонюк;
  • INTAS, № 97-0515 1998-2000 – "Development of new non-linear optical solids: from the IR to the UV" (1998-00), н.рук. Н.И. Леонюк;
  • INTAS, № 97-1371 - "Electron lattice interaction in high-temperature superconductors of the BaBiO3 family" (1998-00), н.рук. Н.И. Леонюк;
  • Программа «Университеты России», № 5451 – «Кристаллогенезис боратов и боросиликатов в многокомпонентных стеклообразующих расплавах» (1997-98), н.рук. Н.И. Леонюк;
  • ГНТП РФ «Сверхпроводимость», № 98/007 - «Выращивание монокристаллов и структурные исследования купратов щелочно-земельных элементов» (1998-2000), н.рук. Н.И. Леонюк;
  • ГНТП РФ «Сверхпроводимость», № 94/034 – «Разработка физико-химических основ синтеза монокристаллов ВТСП » (1989-97), н.рук. Н.И. Леонюк;
  • ISF, № NCA000/NCA300 - (1994-95,) н.рук. Н.И. Леонюк.

    Хоздоговора:
  • Геолфак МГУ - МЛЦ МГУ (ГНТП «Лазерные системы») – «Физико-химические аспекты раствор-расплавной кристаллизации бета-метабората бария» (1989), н. рук. Н.И. Леонюк;
  • Геолфак МГУ - ИРЭ АН СССР – «Изучение условий выращивания кристаллов новых фосфатов для оптоэлектроники» (1989), н. рук. Н.И. Леонюк, О.В. Димитрова;
  • Геолфак МГУ - ИРЭ АН СССР – «Кристаллизация CdZn в вязких фосфатных системах» (1988), н. рук. Н.И. Леонюк, О.В. Димитрова;
  • Геолфак МГУ- ИРЭ АН СССР – п/я «Волна» - «Изучение условий выращивания и свойств кристаллов редкоземельных танталатов и боратов» (1986-87), н. рук. Н.И. Леонюк, Т.И. Тимченко;
  • Геолфак МГУ - п/я «Полюс» - «Раствор-расплавная кристаллизация активно-нелинейных редкоземельно-алюминиевых боратов» (1983-84), н. рук. Н.И. Леонюк, Т.И. Тимченко;
  • Геолфак МГУ – ВНИИСИМС - «Рентгеноструктурный анализ, синтез и морфология новых минералов с особыми свойствами» (1976-78), н. рук. Е.А. Победимская, Т.И. Тимченко, Н.И. Леонюк;
  • Геолфак МГУ – ВНИИСИМС – «Синтез и рентгеноструктурные исследования синтетических боратов, силикатов, вольфраматов» (1974-75), н. рук. Е.А. Победимская, Т.И. Тимченко, Н.И. Леонюк;
  • Геолфак МГУ – ВНИИСИМС – «Синтез и рентгено-диффракционные исследования новых кристаллов» (1974-75), н. рук. Е.А. Победимская, Т.И. Тимченко.

    Международное сотрудничество:
  • Институт физики твердого тела и полупроводников НАНБ, Минск, Беларусь;
  • Институт физики им. Б.И. Степанова НАНБ, Минск, Беларусь;
  • Институт монокристаллов НАН Украины, Харьков, Украина;
  • Департамент технической химии Университета Висконсин, Мэдисон, США;
  • Департамент геологических наук Миланского университета, Милан, Италия;
  • Центр структурных исследований Университета Пармы, Парма, Италия;
  • Институт физики полупроводников, Вильнюс, Литва;
  • Институт физики Польской национальной академии наук, Варшава, Польша;
  • Университет Менитоба, Виннипег, Канада;
  • Лаборатория физики твердого тела ЕТН, Цюрих, Швейцария;
  • Институт химии твердого тела, Нант, Франция;
  • Институт кристаллических материалов Шаньдуньского университета, Цзинань, КНР;
  • Bell Laboratories, Lucent Technologies, Murray Hill, США;
  • The Hebrew University of Jerusalem, School of Applied Science, Crystal Physics Laboratory, Иерусалим, Израиль;
  • University of Strathclyde, Department of Physics and Applied Physics, Optical Materials Research Centre, Глазго, Великобритания;
  • BNM-LPTF, Observatoire de Paris, Time and Frequency Standards Laboratory, Париж, Франция;
  • Forschungszentrum Karlsruhe INFP, Карлсруэ, Германия;

    Краткая аннотация достижений:
    Начиная с 1969 года, проводились комплексные исследования по созданию физико-химических предпосылок кристаллизации новых тугоплавких боратов, боросиликатов и танталатов. Впервые предложена и обоснована кристаллохимическая концепция оценки кислотно-основных свойств вязких расплавов сложного состава, обеспечившая прогнозируемый синтез новых оптических материалов, в частности – тугоплавких боратов, задолго до появления к ним всеобщего интереса.
    Основное внимание акцентировалось преимущественно на RM3(BO3)4, где R – иттрий или лантаноиды, а M – Al, Ga, Fe или Cr, а также гептатанталатах RTa7O19. Интерес к кристаллам RAl3(BO3)4 вызван комбинацией их функциональных характеристик – нелинейно-оптических, лазерных, активно–нелинейных и др. – в сочетании с высокой термической, химической и механической устойчивостью и уникальной теплопроводностью. Кристаллы NdAl3(BO3)4 и NdTa7O19 с экстремально высокой концентрацией активатора, т.е. неодима, в частности, претендуют на использование их в лазерах с дисковой конфигурацией. Лазерная же накачка активно-нелинейного кристаллического элемента Yb:YAl3(BO3)4 размером около 3х3х3 мм3 возможна полупроводниковыми светодиодами, например, InGaAs. Монокристаллические пленки такого состава перспективны в качестве основы для планарных волноводов. Следовательно, благодаря возможности широкого изоморфизма в катионных позициях, из этих кристаллических материалов можно конструировать эффективные минилазеры и другие электронно-оптические приборы нового поколения для научных, медицинских, промышленных и других целей.Что касается железо- и хромсодержащих представителей этой группы - RFe3(BO3)4 и RCr3(BO3)4, то они, кроме того, интересны своими уникальными магнитными и ферроэлектрическими свойствами, в частности, сосуществованием ферроэлектрического и ферромагнитного упорядочений.
    За этот период разработаны оригинальные прецизионные приемы, с использованием которых установлены фазовые соотношения в более чем 20 четырех-шестикомпонентных стеклообразующих системах в пределах существования в них расплавов и стабильности твердых фаз с нелинейно-оптическими, лазерными и акустооптическими свойствами. Изучен механизм и кинетика их высокотемпературной кристаллизации. В результате были созданы оэлементы технологии синтеза кристаллов свыше 100 новых соединений. У полифункциональных монокристаллов р.з.-боратов впервые продемонстрировано эффективное преобразование частот лазерного излучения, намного превышающее аналогичные параметры известных сред.
    Эксперименты по росту кристаллов этих соединений, осложненные преодолением теоретических, методических, инструментальных и других проблем, возникающих при выращивании из многокомпонентных систем, предрасположенных к полимеризации, включали не только изучение собственно условий кристаллизации, но также и состава, структуры, внешней и внутренней морфологии объектов.
    C 1988 г, практически вслед за открытием в 1986 г. Беднорцем и Мюллером явления высокотемпературной сверхпроводимости (ВТСП), велись работы по поиску, синтезу, росту и изучению физических свойств ВТСП. На первом этапе они касались соединений с перовскито-подобными структурными типами YBa2Cu3Ox, Bi2Sr2CaCu2O8 и La2SrCu2O4. В результате были получены рекордных размеров монокристаллы достаточно хорошего качества. Изучение их структур дополнило представление о купратах как об индивидуальном классе неорганических соединений, а также способствовало расширению представлений о таких явлениях как структурное разупорядочение, модуляция, формирование композитных структур и т.д. На втором этапе (с 1996 г) работы ориентировались на выращивание монокристаллов новых сверхпроводников с так называемым несоразмерным леддерным типом структуры - [M2Cu2O3]m[CuO2]n, который, в отличие от соединений первого типа, можно рассматривать как анатазо-подобный. Для получения монокристаллов типа несоразмерной фазы был использован метод охлаждения раствора кристаллообразующих оксидов в расплаве Bi2CuO4-CuO. Выращиванию из расплава в присутствии флюса было отдано предпочтение по той причине, что позволял варьировать температурный режим эксперимента и выращивать a- и b- модификации несоразмерной фазы, избегая возможного структурного перехода при 960°С. Наилучшие результаты по кристаллам ВТСП были достигнуты при Tmax = 930- 950oC и Tfin 812-820°C. Для воспроизводимого роста монокристаллов a-модификации был разработан метод получения из частично расплавленной шихты, названный "методом расплавленного пояса". Критериями сверхпроводимости в несоразмерных фазах [М2Cu2O3]m[CuO2]n являются значения среднего радиуса катиона М r(М)=1.26-1.28 A в сочетании с формальной валентностью Cu>2+. Для выращивания монокристаллов b-фазы (960-980°С) успешно использовался метод декантации расплава.
    Полисоматическая аппроксимация дала возможность выделить общие структурные особенности в семействе генетически (или топологически) связанных соединений и проследить корреляции с характерными для этих соединений свойствами. Разработана схема полисоматических серий для структур щелочно-земельных купратов, позволяющая предсказать образование новых структурных типов в группе легированных Ca, Sr-купратов. Результаты анализа структур природных оксосолей меди показали, что эти структурные типы уверенно вписываются в кристаллохимическую классификацию, разработанную для синтетических купратов. Разница между структурами природных и синтетических купратов вполне объясняется разными методами синтеза (природного или искусственного), т.к. практически все подобные минералы имеют гидротермальное происхождение. Входящие в структуры молекулы воды и группы ОН играют разрыхляющую роль, что приводит к преобладанию низкоразмерных медь-кислородных мотивов и к их большему разнообразию за счет подвижности кристаллизационной среды. Принципиально важным является отсутствие среди природных материалов так называемых композитных структур, какими являются хорошо известные типы 123 (YBa2Cu3O7) и несоразмерных фаз (M2Cu2O3)m(CuO2)n. В этих структурах фрагменты с разноразмерными Cu-O комплексами чередуются послойно, тогда как сочетание разноразмерных единиц у минералов реализуется в виде единого комплекса.
    В течение всех этих лет лаборатория роста кристаллов была монополистом по получению монокристаллов ВТСП. Гидротермальным методом получен ряд новых соединений Na и K+-проводящих твердых электролитов на основе редкоземельных силикатов, а также разработана аппаратура и физико-химические основы методов получения кристаллической шихты мета- и ортофосфатов алюминия, галлия, лютеция и скандия, обладающих пьезоэлектрическими свойствами, и определены оптимальные параметры роста кристаллов на затравку. Разработана методика получения монокристаллов боратов кальция, бария и свинца. Впервые проведенное исследование фазообразования в системе K2O - Nb2O5 - SiO2 - H2O позволило, с одной стороны, промоделировать природные процессы переноса ниобия в различных геохимических процессах и, с другой стороны, получить монокристаллы K, Nb - силиката, обладающего сегнетоэлектрическими свойствами, с выделением полей его кристаллизацими.


    Вверх, к главному меню лаборатории

     На главную страницу 

  •   Copyright © 2003-2008