Золь-гель синтез и оптические свойства кварцевых стекол, легированных переходными металлами (original) (raw)

Золь-гель синтез и оптические свойства кварцевых стекол, легированных переходными металлами

Разработан новый вариант золь-гель синтеза кварцевого стекла, активированного наночастицами оксидов переходных металлов. Полученное легированное стекло имеет высокую оптическую однородность, содержит ~ 0.3 % масс. ОН-групп и отличается повышенным показателем преломления по сравнению с чистым кварцевым стеклом. Введение Стекла, активированные ионами переходных металлов (ПМ), широко используются при производстве люминофоров, в лазерной технике, интегральной и волоконной оптике. Так, в качестве активного волоконного световода лазера, используются нити на основе кварцевого стекла с добавками Nd, Yb, Er, Ho, Tm [1]. Стекла, активированные ионами Ce 3+ и Tb 3+ , представляют интерес в качестве световых переизлучателей и катодолюминесцирующих экранов [2]. Стекловидные материалы, легированные Cr-содержащими наночастицами, проявляют спектральнолюминесцентные характеристики, подобные рубину [3]. Обычно легированное кварцевое стекло получают плавлением кремнезёмистого сырья высокой чистоты (t пл~1 665 °C) и активаторов. Попытки сохранить введенные в шихту наночастицы соединений активаторов оказались безуспешными из-за их растворения в расплаве [3]. С развитием золь-гель (ЗГ) технологии появилась возможность получения стекол, исключая стадию расплава, путем введения наночастиц на стадии золя. Источниками таких наночастиц могут служить модифицированные оксидами ПМ высокодисперсные кремнеземы. Возможность использования хромсодержащих кремнеземов для синтеза оптического Cr-стекла показана нами в предыдущих исследованиях [4]. Данная работа посвящена дальнейшей разработке ЗГ синтеза легированных наночастицами оксидов ПМ стекол и изучению их оптических свойств. Экспериментальная часть В работе использовали высокодисперсный кремнезем А-175 производства Калушского опытно-экспериментального завода Института химии поверхности им. А.А. Чуйко НАН Украины (ГОСТ 14922-77); модифицированные кремнеземы, синтезы которых разработаны нами и подробно описаны в [4-10], тетраэтоксисилан, ТЭОС, Si(OC 2 H 5) 4 , ОСЧ 14-5-ОП-1 (ТУ 6-09-5230-85) Ангарского завода химреактивов. Спектры в ИК области полированных стекол толщиной ~ 2 мм записывали с помощью спектрофотометра Specord M-80 (Германия). Коэффициенты преломления стекол измеряли на ноль-эллипсометре ЛЭФ-3М-1 с использованием в качестве