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.
    675
  • 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».
    670
  • 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.
    946
  • 18/01/2016

    Кризис "выбивает почву" из-под газопровода "Алтай"

    ​Министр экономического развития РФ Алексей Улюкаев допустил возможность переноса начала поставок газа по западному маршруту - газопроводу "Алтай" (также известен как "Сила Сибири-2").
    960
  • 12/07/2017

    Сибирские ученые начали поиск новых месторождений алмазов в Архангельской области

    ​Ученые Института геологии и минералогии (ИГМ) Сибирского отделения (СО РАН) при поддержке Российского научного фонда (РНФ) начали масштабное исследование минералов для поиска новых алмазных месторождений в Архангельской области.
    187
  • 09/06/2017

    О самых перспективных разработках в области альтернативной энергетики

    ​Как в ближайшем будущем мы сможем получать электричество и обогревать дома? Что позволит людям слетать на Марс? Казалось бы, уже давно открыты и работают основные источники электроэнергии и тепла. Но не все так просто.
    223
  • 17/01/2017

    Николай Похиленко: жить и работать надо там, где у тебя Родина

    ​"Чаепития в Академии" - постоянная рубрика Pravda.Ru. Писатель Владимир Губарев беседует с выдающимися учеными. Сегодня мы предлагаем вашему вниманию интервью выдающегося научного журналиста с Николаем Похиленко, академиком, директором Института геологии и минералогии им.
    461
  • 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.
    1377
  • 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.
    612
  • 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.
    536