Сибирские ученые впервые зафиксировали разупорядочивание в кристалле бората
Эффект динамического разупорядочивания кристаллов боратов (солей борных кислот) было установлено опытным путем коллективом ученых из Сибирского отделения Российской академии наук, 3 октября сообщает пресс-служба РАН.
Исследование проведено сотрудниками Новосибирского госуниверситета (НГУ) и Института геологии и минералогии им. В. С. Соболева СО РАН во взаимодействии с коллегами из Института физики высоких давлений им. Л. Ф. Верещагина РАН (Москва).
Динамическое разупорядочивание — это особое состояние кристалла, которое возникает в условиях высоких температур. В этом состоянии жесткая структура кристалла претерпевает изменение, часть атомов начинает вращаться вокруг своей оси.
Особый интерес для исследователей представляет процесс выращивания кристаллов, поскольку он как раз происходит при высоких температурах. Если в ходе выращивания кристалла наступает динамическое разупорядочивание, то выращенный кристалл может иметь свойства, отличные от технологических требований.
В качестве образца ученые взяли кристаллы бората (конкретно, Ba3(BO3)2). Один из участников работы кандидат геолого-минералогических наук, доцент геолого-геофизического факультета НГУ Павел Гаврюшкин рассказал: «Бораты имеют очень широкое практическое применение. Например, они являются основным материалом нелинейной оптики, использующимся для преобразования частоты лазерного излучения. <…> Поскольку открытие новых структурных изменений, происходящих в высокотемпературной области, для данных соединений — это важная исследовательская задача, нами было принято решение провести целенаправленное исследование и разобраться, могут ли проявляться эффекты динамического беспорядка для кристаллов боратов».
Используя методы молекулярной динамики и квантовой химии, ученые обнаружили в кристаллах Ba3(BO3)2 серию квантовых переходов, свидетельствующих о разупорядочивании структуры кристала.
При этом эффект беспорядка в кристаллической решетке наступает при довольно низких температурах — при температурах 527 К, 1041 К, 1551 К и 1748 К, при температуре плавления кристалла около 1640 K.
Павел Гаврюшин пояснил: «В нашем исследовании мы идентифицировали как минимум один кристалл бората, который при нагревании может переходить в динамически разупорядоченное состояние. Но уверены, что таких соединений гораздо больше, и их идентификация, а также экспериментальное исследование характеристик среды, при которых происходит изменение структуры, — это огромная область, исследования в которой мы планируем проводить ближайшие несколько лет».
