ИСТИНА

Конкретная фундаментальная задача связана с выяснением условий генезиса в минералообразующих системах новых редкоземельных (р.з.) боратов с уникальными свойствами на основе синтеза их аналогов в многокомпонентных боросодержащих расплавах. В этих рамках планируется: (1) уточнение фазовых соотношений в областях существования расплавов для р.з.-алюминиевых боратов цериевой группы, пределов их стабильности в сложных расплавах, включающих компоненты, сопутствующие природному пепроссииту (Ce,La)Al3B3O9; (2) исследование влияния примесей, фазовых переходов и других характеристик, на свойства, макро- и микроморфологию полученных кристаллов и природных р.з.-боратов; (3) выяснение природы микро- и наноразмерных включений с треугольной координацией бора, присутствующих во всех известных в настоящее время природных, и синтетических редкоземельных метаборатах и которые могут оказаться фрагментами не обнаруженных до сих пор в минералообразуэщих системах боратов; (4) сравнительный анализ кристаллогенетических, морфологических и кристаллохимических данных по природным безводном боратам, включая пепроссиит, и результатов экспериментальных исследований кристаллизации, состава, структуры и свойств синтетических р.з.- метаборатов и ортоборатов; (5) оценка роли конкретных экспериментальных данных в оптимизации условий синтеза изоструктурных и других родственных соединений, в том числе и известных минералов подобного типа.

Исследованы изоморфные замещения в группе р.з.-алюминиевых диметаборатов с общей формулой RAl2.07(B4O10)O0.6, изоструктурных минералу пепроссииту. Впервые из раствора в расплаве получены монокристаллы (RxLa1-x)Al2.07(B4O10)O0.6 (R – Ce, Pr, x = 0.003 и 0.03) и (CexGdyLa1-х-y)Al2.07(B4O10)O0.6 (x1 = 0.03, y1 = 0.3; x2 = 0.003, y2 = 0.03) и изучена их фазовая устойчивость в зависимости от соотношения р.з. элементов. При замене катионов цериевой подгруппы лантаноидов на представителей иттриевой отмечается ярко выраженное расщепление граней большого и малого ромбоэдров у этих пластинчатый кристаллов, по всей вероятности, отражающее деформацию их кристаллической структуры. Уточнены фазовые соотношения в псевдочетверной системе Er(1ат.%):YbxGd1-xAl3(BO3)4-K2Mo3O10-B2O3-(Gd,Er,Yb)2O3 (x = 0 - 0.2), изучена растворимость GdAl3(BO3)4 в расплавах (I) 55 мол.%K2Mo3O10 - 45 мол.% B2O3 и (II) 55 мол.% K2Mo3O10 - 40 мол.% B2O3 - 5 мол.% (Gd,Er,Yb)2O3 в температурном интервале 1150-800оС. С использованием точечных затравок получены монокристаллы оптического качества (Er,Yb):GdAB размером до 20×10×10 мм. Коэффициенты распределения Ks для примесных катионов Er3+ и Yb3+ меняются от 0.5 до 1.05 увеличением скорости кристаллизации. В результате спонтанной кристаллизации из раствора-расплава на основе K2Mo3O10-B2O3-Nd2O3 в температурном интервале 940-850С получены монокристаллы NdAl3(BO3)4. Методом Ритвельда установлено, что они содержат 91.2(1)% ромбоэдрической (пр.гр. R32) и 8.8(1)% моноклинной (пр.гр. C2/c) фракций. При высоких концентрациях NdAl-бората в исходной шихте (до 40 мас.%) доля моноклинной модификации в получаемых кристаллах достигает 20.1 мас.%. В целом, фазовый состав этого бората зависит не только от температуры и концентрации кристаллообразующих оксидов в растворе-расплаве, но также от кинетики кристаллизации. Получены эпитаксиальные монокристаллические пленки YAl3(BO3)4 и NdAl3(BO3), а также стеклокристаллические композиты на основе р.з-алюминиевых боратов – перспективной элементной базы лазерных систем нового поколения.