Лазерная промышленность постоянно развивается, предъявляя новые требования к кристаллам, которые являются рабочим телом в  твердотельных лазерах, и именно на них происходит генерация излучения. В лаборатории роста кристаллов Института геологии и минералогии им. В. С. Соболева СО РАН создали кристаллы бромида и хлорида, которые позволяют получить излучение до десяти микрон вместо традиционных пяти. 

Кристаллы состоят из трех элементов: галогенида (брома или хлора), калия или рубидия и свинца, — их легируют, то есть внедряют примеси, редкоземельными элементами (РЗЭ). Генерация происходит на переходах ионов в РЗЭ, но, к сожалению, этот процесс не всегда является излучательным: в кристаллах с высокой энергией фононного спектра происходит безызлучательный переход, при котором только выделяется тепло. Это характерно для «легких» матриц. Новые кристаллы бромида и хлорида позволяют избежать этой проблемы: из-за того что они состоят из тяжелых атомов, которые сложно «раскачать» и перевести в тепловую энергию, происходят в основном излучательные процессы.

 

Структура SrPb3Br8 и выращенный кристалл

 

Тем не менее, без трудностей не обошлось. В группе матриц, содержащих рубидий и отличающихся хорошим качеством, был низкий коэффициент внедрения редкоземельных элементов — недостаточный, чтобы эффективно генерировать излучение. В случае, когда в кристаллах был калий, наблюдалась другая сложность — в процессе фазовых переходов там возникали дефекты, разлагающие лазерный пучок.  

— Решая эту проблему, мы получили смешанное соединение двух групп: достигли и хорошего оптического качества, и коэффициента внедрения, — рассказывает научный сотрудник ИГМ СО РАН кандидат геолого-минералогических наук Александра Тарасова. — На этом мы не остановились и решили утяжелить матрицу, внедрив в нее стронций вместо калия и рубидия. Это повысило плотность кристалла, и теперь его можно использовать не только как лазерную матрицу, но и в качестве сцинтиллятора.

Сцинтиллятор — это вещество, светящееся при поглощении ионизирующего излучения. Из-за того, что новый кристалл обладает такими свойствами, его можно использовать в качестве детектора гамма-квантов. 

Кристаллы также будут полезны в высокочувствительных спектрометрах. Дело в том, что у каждой молекулы есть свой определенный колебательный спектр (индивидуальный, как отпечатки пальцев) — если исследовать его с помощью лазерных приборов, можно, например, изучать состав воздуха со всеми его примесями. В средах до пяти микрон (такое излучение генерируют традиционные кислородосодержащие кристаллы) определение веществ по колебательному спектру затруднено из-за того, что существует проблема поглощения излучения водяным паром, содержание которого в воздухе на порядки выше чем других газов. Пары H2O и CO2 «задавливают» исследуемые молекулы — это вынуждает ученых продвигаться дальше, в инфракрасный спектр, который можно исследовать с высокой точностью благодаря, например, кристаллам галогенидов. 

Созданные учеными материалы уже запатентованы, а исследования с ними ведутся как в России, так и заграницей: в Италии, Японии и США.

«Наука в Сибири»

Фото предоставлено ИГМ СО РАН

Источники

Новосибирские ученые создали светящиеся при приближении орков кристаллы
Vestisibiri.ru, 20/04/2017
Новосибирские ученые создали светящиеся при гамма-излучении кристаллы
Сиб.фм (sib.fm), 20/04/2017
Сибирские ученые создали эффективные кристаллы для лазеров
Наука в Сибири (sbras.info), 20/04/2017
Сибирские ученые создали эффективные кристаллы для лазеров
Pcnews.ru, 21/04/2017
Сибирские ученые создали эффективные кристаллы для лазеров
Популярная механика (popmech.ru), 21/04/2017
Новосибирские геологи создали кристаллы, которые светятся при гамма-излучении
Байкал 24 # Наука (baikal24-nauka.ru), 21/04/2017
Сибирские ученые создали кристаллы, расширяющие возможности лазеров
Agentnews.ru (agentnews.ru), 21/04/2017
Новосибирские ученые создали светящиеся при излучении кристаллы
News RBK (news-rbk.ru), 21/04/2017
Новосибирские ученые создали светящиеся при излучении кристаллы
MTS News (mts.kg), 21/04/2017
Новосибирские ученые создали светящиеся при излучении кристаллы
Рус Инфо (rusteatr.info), 21/04/2017
Новосибирские ученые создали светящиеся при излучении кристаллы
Gazeta.kg, 21/04/2017
Сибирские ученые создали кристаллы, расширяющие возможности лазеров
Медиарупор (mediarupor.ru), 21/04/2017
В Новосибирске ученые создали расширяющие возможности лазеров кристаллы
RuNews24 (runews24.ru), 21/04/2017
Сибирские ученые создали кристаллы, расширяющие возможности лазеров
Новости@Rambler.ru, 21/04/2017
Сибирские ученые создали кристаллы, расширяющие возможности лазеров
Карельские Вести (kareliyanews.ru), 21/04/2017
Сибирские ученые создали кристаллы, расширяющие возможности лазеров
Profi-news.ru, 21/04/2017
Сибирские ученые создали кристаллы, расширяющие возможности лазеров
РИА Новости, 21/04/2017
Новосибирские ученые создали светящиеся при излучении кристаллы
Чалкан.kg (chalkan.kg), 21/04/2017
Новосибирские ученые создали светящиеся при излучении кристаллы
Jashtar.kg, 21/04/2017
В России создали технологию, которая расширяет возможности лазеров
ПолитРоссия (politros.com), 21/04/2017
Новосибирские геологи создали кристаллы, которые светятся при гамма-излучении
РЫБИНСКonLine (ryb.ru), 22/04/2017
Новосибирская область: Сибирские ученые создали кристаллы, расширяющие возможности лазеров
Молодежное информационное агентство (miamir.ru), 22/04/2017
В Новосибирске ученые создали расширяющие возможности лазеров кристаллы
Kremlin Press (kremlinpress.com), 22/04/2017
Ученые Института геологии и минералогии им.
Polpred.com, 22/04/2017
Сибирские ученые создали кристаллы, расширяющие возможности лазеров
Мир ПМР (mirpmr.ru), 22/04/2017
Новосибирские ученые создали светящиеся при излучении кристаллы
Яндекс.Новости (news.yandex.ru), 23/04/2017
Сибирские ученые создали эффективные кристаллы для лазеров
Nnov.org/corp/blogs/, 23/04/2017
Кристаллы для лазера
Академгородок (academcity.org), 24/04/2017
Сибирские ученые создали кристаллы, расширяющие возможности лазеров
Ассоциация государственных научных центров Наука (agnc.ru), 24/04/2017
Ученые из Новосибирска создали образцы кристаллов, которые расширят возможности лазеров
Научная Россия (scientificrussia.ru), 03/05/2017

Похожие новости

  • 05/10/2016

    В Новосибирске завершился фестиваль EUREKA!FEST-2016

    ​Шестьдесят научных событий разных форматов в Новосибирском государственном университете, Технопарке, институтах СО РАН и на других площадках города собрали несколько тысяч участников третьего новосибирского фестиваля науки EUREKA!FEST.
    535
  • 14/02/2017

    Новосибирские ученые разработали метод для оценки антропогенного воздействия

    ​Даже закоренелые городские жители, приезжая в Академгородок, со временем проникаются местной атмосферой и начинают получать удовольствие от прогулок по уютным лесным тропинкам, однако сами дорожки не так уж безвредны для экосистемы.
    317
  • 26/10/2016

    Николай Похиленко: Арктика как стратегический резерв

    Могли ли мы в эпоху телеграфа, «Книги – почтой» и целлулоидной пленки представить себе Интернет? Воображение способно нарисовать не всякую технологию будущего. Но сырье для них уже сегодня необходимо искать в арктическом поясе России, уверен директор Института геологии и минералогии СО РАН им.
    484
  • 25/10/2016

    Журнал «Геология и геофизика» выбрал новую статью месяца

    ​Журнал «Геология и геофизика» выбрал новую статью месяца. Ей стала работа «Геологическое строение, рельеф и неотектоника Чулышманского нагорья (Горный Алтай)». Материал опубликован в разделе «Тектоника и геодинамика».
    534
  • 14/03/2016

    Карьера начинается с Арктики

    ​Магистрант геолого-геофизического факультета НГУ Андрей Картозия уверен, что прошедший Молодежный форум «Арктика. Сделано в России» станет трамплином для его профессиональной карьеры. Андрей работает инженером в лаборатории геоинформационных технологий и дистанционного зондирования Института геологии и минералогии В.
    1168
  • 15/09/2016

    Валерий Бухтияров: катализ - междисциплинарная область науки

    ​Чаепития в Академии" — постоянная рубрика Pravda.Ru. Писатель Владимир Губарев беседует с выдающимися учеными. Сегодня мы публикуем интервью с членом-корреспондентом РАН, доктором химических наук, специалистом в области физико-химии поверхности, гетерогенного катализа и функциональных наноматериалов Валерием Бухтияровым.
    556
  • 29/11/2016

    СО РАН: курс на четверть века

    ​Холдинг "Росгеология" обратился в институты Сибирского и Дальневосточного отделений РАН за содействием в создании Стратегии развития минерально-сырьевой базы РФ до 2030 года. Как рассказал директор Института геологии и минералогии им.
    402
  • 30/03/2016

    В Новосибирске прошла геологическая олимпиада школьников

    ​Институт геологии и минералогии им. В.С. Соболева СО РАН, Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука СО РАН и геолого-геофизический факультет НГУ провели 42-ю Сибирскую геологическую олимпиаду школьниковОна была основана академиком Игорем Владимировичем Лучинским в 1969 году и тогда проводилась раз в два года, затем решили организовывать ее каждый год.
    1197
  • 22/06/2016

    Первый выпуск геофизиков на Физтехе НГТУ

    ​В Институте нефтегазовой геологии и геофизики им. А. А. Трофимука СО РАН прошла защита квалификационных работ первого выпуска бакалавров по новой специальности «Интеллектуальные геофизические системы» Новосибирского государственного технического университета.
    1028
  • 22/09/2016

    Минерал-индикатор поможет находить алмазные месторождения

    Российские ученые установили, что высокое содержание хрома в рутиле (минерале-спутнике алмаза) позволяет рассматривать рутил как новый высокоэффективный минерал при поиске алмазных месторождений. Исследования поддержаны Российским научным фондом.
    732