Прорыв в фотонике: международная команда исследователей синтезировала новый теллуритно-оксохлоридный материал с исключительными люминесцентными свойствами для лазерной оптики.
Международная команда ученых из Института общей и неорганической химии имени Курнакова (ИОНХ РАН), Российского химико-технологического университета имени Менделеева, Университета Кан-Нормандия (Франция) и Чешского технического университета в Праге создала уникальный материал, который может существенно расширить потенциал современных фотонных технологий. Результаты исследования опубликованы в Journal of Non-Crystalline Solids.
Речь идет о новом типе люминофорных стекол, основанных на комплексе хлорида свинца и диоксида теллура (PbCl₂-TeO₂), легированных ионами редкоземельных элементов – тулия (Tm3+), эрбия (Er3+) и гольмия (Ho3+). Подобные материалы обладают исключительно высокими спектрально-люминесцентными свойствами, особенно в среднем инфракрасном диапазоне длин волн 2–3 мкм, что имеет значение для медицины (лазерная хирургия и терапия) и электроники (оптические усилители и промышленные лазеры различного назначения).
В отличие от традиционных силикатных и фторидных стекол, теллуритные оксохлоридные стекла обладают высокой прозрачностью в инфракрасной области, низкой энергией фононов и улучшенной эффективностью люминесценции при добавлении галогенидных модификаторов.
Трудный путь к инновации
Область оксохлоридных фотонных материалов до сих пор оставалась недостаточно исследованной, частично из-за сложности синтеза таких систем. Главная сложность заключалась в склонности исходных компонентов к пирогидролизу — высокотемпературному разложению под воздействием водяного пара, что приводило к образованию остаточных гидроксильных групп, подавляющих люминесценцию.
Тем не менее, ученым удалось подобрать оптимальные условия синтеза методом закаливания расплава, что позволило получить стекла с минимальным содержанием таких нежелательных OH-групп. Это дало возможность впервые подробно изучить их спектрально-люминесцентные характеристики и выявить преимущества перед аналогами на оксидной и оксофторидной основе.
Также важно отметить, что созданный материал демонстрирует более продолжительное время жизни возбужденных состояний редкоземельных ионов, что значительно улучшает его потенциал для применения в оптических усилителях.
Благодаря грамотному выбору условий синтеза методом закаливания расплава нам удалось избежать пирогидролиза хлорида свинца и получить стекла с минимальным количеством остаточных гидроксильных групп. Введение галогенидного модификатора (фтор, хлор, бром и йод) позволяет уменьшить энергию фононов матрицы, что критично для люминесценции редкоземельных ионов в
Фото: hi-tech.mail.ru