На пути к оптике нового поколения
Ученые ГУД и Воронежского государственного педагогического университета открыли уникальные свойства металлических и ковалентных стекол.
Для исследования студентка дубненского университета Светлана Бадмаева под руководством профессора кафедры химии новых технологий и материалов Дмитрия Чареева синтезировала халькогенидное стекло на основе теллура, галлия и цезия состава Te₇₅Ge₁₅Ga₁₀.
Используя этот образец, ученые провели параллельные измерения тепловых эффектов и релаксации модуля сдвига. Это фундаментальные физические процессы, необходимые для понимания внутренней динамики металлических и полимерных стекол. Они отличаются от обычных тем, что их основу составляет не кислород, а сера, селен или теллур. Это наделяет халькогенидные стекла специфическими характеристиками: высокой ИК-прозрачностью, умением переключаться между прозрачным и непрозрачным состоянием, полупроводниковыми свойствами и простотой обработки.
Исследователи пришли к выводу, что математическое уравнение, применяемое для металлических стекол и связывающее тепловой поток с релаксацией модуля сдвига, универсально: формула впервые идеально описала процессы и в неметаллических теллуридных стеклах Te₇₅Ge₁₅Ga₁₀ с направленными ковалентными связями.
Также ученые установили, что созданная ими модель с высокой точностью рассчитывает экзотермические и эндотермические реакции и одинаково эффективно работает как для исходного, так и для релаксированного состояния стекла.
Экспериментально было подтверждено, что в теллуридных стеклах присутствуют упругие (эластичные) диполи. Это локальные атомные конфигурации, чья симметрия ниже, чем у окружающей их матрицы. Именно перестройка этих диполей при нагреве управляет процессами релаксации и выделения энергии.
Теллуридные стекла критически важны для современных технологий, они используются в космической оптике, лазерных устройствах, электрохимических технологиях. Понимание фундаментальных механизмов старения и релаксации таких материалов позволит точнее прогнозировать их свойства и улучшит технологию производства высокотехнологичной оптики.
Результаты исследования опубликованы в престижном международном журнале Scripta Materialia
Источник:
Государственный университет «Дубна»
