ВЛИЯНИЕ НАНОКРИСТАЛЛОВ ФЕРРИТОВ НА СПЕКТРЫ КОМБИНАЦИОННОГО РАССЕЯНИЯ КАЛИЕВО-АЛЮМОБОРАТНЫХ СТЕКОЛ

Предмет исследования. Представлены результаты исследований калиево-алюмоборатных стекол с нанокристаллами ферритов. Исследован процесс формирования нанокристаллов ферритов в калиево-алюмоборатной стеклообразной матрице. Исследованы спектры комбинационного рассеяния исследуемых стекол. Метод. Исследуемые стекла синтезированы методом плавки шихты в тигле. Использована калиево-алюмоборатная стеклообразная система (K₂O-Al₂O₃-B₂O₃) и активирующие добавки: Fe₂O₃ 3 вес.% (состав №1), Fe₂O₃ 3 вес.% и MnO 2 вес.% (состав №2). Температура синтеза составила 1300 ^оС. Выделение нанокристаллической фазы ферритов происходило в процессе изотермической обработки при температуре 560 ^оС в течении 3 часов. Спектры  комбинационного рассеяния возбуждались поляризованным излучением гелий-неонового лазера(λ=633 нм) мощностью 50 Вт и регистрировались однопроходным спектрометром Renishaw. Возбуждающее излучение фокусировалось на образец с помощью оптического микроскопа Leica. Основные результаты. Показано, после проведения изотермической обработки стекол при температуре 560 ^оС в течение 3 часов в стеклах происходит формирование нанокристаллов магнетита и феррита марганца. На спектрах комбинационного рассеяния это проявляется в возникновении дополнительных полос в области 350, 680 см^–1 и 630 см^–1, которые соответствуют модам E_g, A_1gFeFe₂O₄ и A_1gMnFe₂O₄. Практическая значимость. Предложенные и исследованные в работе стекла, активированные нанокристаллами, могут служить основной для оптических изоляторов на основе эффекта Фарадея и в качестве чувствительных сред для датчиков тока.

1. Shen Y. et al. Effect of temperature on characteristics of rare earth-doped magneto-optical glass in optical current transducer application // Optik. 2015. V. 126. N 23. P. 3589–3593. doi: 10.1016/j.ijleo.2015.08.249
2. Chen Q.Ma Q., Wang H., Chen Q. Structural and properties of heavy metal oxide Faraday glass for optical current transducer // Journal of Non-Crystalline Solids. 2015. V. 429. P. 13–19. doi: 10.1016/j.jnoncrysol.2015.08.031
3. Chen Q. et al. Structural, optical and magnetic properties of Fe3O4 sputtered TeO2-PbO-B2O3 and PbO-Bi2O3-B2O3 glasses for sensing applications // Journal of Non-Crystalline Solids. 2015. V. 408. P. 43–50. doi: 10.1016/j.jnoncrysol.2014.10.011
4. Starobor A.V., Zheleznov D.S., Palashov O.V., Savinkov V.I., Sigaev V.N. Borogermanate glasses for Faraday isolators at high average power // Optics Communication. 2016. V. 358. P. 176–179. doi: 10.1016/j.optcom.2015.09.047
5. Chen Z., Yang L., Wang. X., Wang J., Hang Y. Fabrication and characterizations of a erbium doped terbium gallium garnet crystal for faraday rotators // Materials Letters. 2015. V. 161. P. 93–95. doi: 10.1016/j.matlet.2015.08.085
6. Jinhao G.A.O., Hongwei G.U., Bing X.U. Multifunctional magnetic nanoparticles: design, synthesis, and biomedical applications // Accounts of Chemical Research. 2009. V. 42. N 8. P. 1097–1107. doi: 10.1021/ar9000026
7. Allkemper T., Bremer C., Matuszewski L., Ebert W., Reimer P. Contrast-enhanced blood-pool MR angiography with optimized iron oxides: effect of size and dose on vascular contrast enhancement in rabbits // Radiology. 2002. V. 223. N 2. P. 432–438.
8. Rathenau G.W., Smit J., Stuyts A.L. Ferromagnetic properties of hexagonal iron-oxide compounds with and without a preferred orientation // Zeitschrift fur Physik. 1952. V. 133. N 1–2. P. 250–260. doi: 10.1007/BF01948700
9. Went J.J., Rathenau G.W., Gorter E.W., Van Oosterhout G.W. Hexagonal iron-oxide compounds as permanent-magnet materials // Physical Review. 1952. V. 86. N 3. P. 424–425. doi: 10.1103/PhysRev.86.424.2
10. Thota S., Kashyap S.C., Sharma S.K., Reddy V.R. Micro Raman, Mossbauer and magnetic studies of manganese substituted zinc ferrite nanoparticles: role of Mn // Journal of Physics and Chemistry of Solids. 2016. V. 91. P. 136–144. doi: 10.1016/j.jpcs.2015.12.013
11. Sena N.C., Castro T.J., Garg V.K. et al. Gadolinium ferrite nanoparticles: synthesis and morphological, structural and magnetic properties // Ceramics International. 2016. V. 43. N 5. P. 4042–4047. doi: 10.1016/j.ceramint.2016.11.155
12. Sousa M.H., Tourinho F., Rubim J.C. Use of Raman micro-spectroscopy in the characterization of M(II) Fe2O4 ( M = Fe , Zn ) electric double layer ferrofluids // Journal of Raman Spectroscopy. 2000. V. 31. N 3. P. 185–191.
13. de Faria D.L.A., Venâncio Silva S., de Oliveira M.T. Raman microspectroscopy of some iron oxides and oxyhydroxides // Journal of Raman Spectroscopy. 1997. V. 28. N 11. P. 873–878.
14. Wang Z., Lazor P., Saxena S.K., O'Neill H.St.C. High pressure Raman spectroscopy of ferrite MgFe2O4 // Materials Research Bulletin. 2002. V. 37. N 9. P. 1589–1602. doi: 10.1016/S0025-5408(02)00819-X
15. Edelman I.S., Zarubina T.V., Stepanov S.A., Kim T.A. Magnetic properties of ferrite microparticles in borate glasses // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 1992. V. 110. P. 99–102. doi: 10.1016/0304-8853(92)90017-I
16. Соболев Д.И., Никоноров Н.В., Ширшнев П.С., Нурыев Р.К., Степанов С.А., Панов Д.Ю. Синтез, структура и спектральные свойства калиево-алюмоборатных стекол с нанокристаллами феррита марганца // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2016. Т. 16. № 4. С. 642–648. doi: 10.17586/2226-1494-2016-16-4-642-648
17. Бабкина А.Н., Никоноров Н.В., Цехомский В.А., Ширшнев П.С. Влияние температуры на экситонное поглощение нанокристаллов хлорида и бромида меди в калиевоалюмоборатном стекле // ФХС. 2015. Т. 41. № 1. С. 113–120.
18. Konijnendijk W.L., Stevels J.M. The structure of borate glasses studied by Raman scattering // Journal of Non-Crystalline Solids. 1975. V. 18. N 3. P. 307–331. doi: 10.1016/0022-3093(75)90137-4
19. Reddy S.S.K., Raju N., Reddy C.G. et al. Study of Mn doped multiferroic DyFeO3 ceramics // Ceramics International. 2017. V. 43. N 8. P. 6148–6155. doi: 10.1016/j.ceramint.2017.02.010
20. Graves P.R., Johnston C., Campaniello J.J. Raman scattering in spinel structure ferrites // Materials Research Bulletin. 1988. V. 23. N 11. P. 1651–1660. doi: 10.1016/0025-5408(88)90255-3

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License