збірник наукових праць наносистеми, наноматеріали, нанотехнології 2024, том 22, випуск 1
English Українська
Отримати статтю →
Том рік сторінка
Випуски PACS Передплатникам Для авторів
Пошук →
Розширений пошук

Випуски

 / 

2024

 / 

том 22 / 

випуск 1

 


Завантажити повну версію статті (в PDF форматі)

E.I. GET'MAN, O.YU. MARIICHAK, L.I. ARDANOVA, AND S.V. RADIO

Predicting the Thermodynamic Stability of (Gd1-xLnx)2SiO5 and
(Lu1-xLnx)2SiO5 Solid Solutions of the P21/c Space Group
13–30 (2024)

PACS numbers: 61.66.Fn, 64.75.Nx, 65.40.Ba, 81.30.Dz, 81.40.Cd, 82.33.Pt, 82.60.Lf

У рамках кристалоенергетичної теорії ізоморфних заміщень В.С. Урусова розраховано енергії змішання (параметри взаємодії) та критичні температури розпаду (стабільности) у системах (Gd1-xLnx)2SiO5, де Ln — рідкісноземельні елементи (РЗЕ) й ітрій. Величини сумарної енергії змішання визначаються в основному внесками, зумовленими ріжницею розмірів структурних одиниць, які заміщаються. Величини внесків за рахунок відмінностей у ступені йонности хемічного зв’язку компонентів істотно менші та здебільшого ними можна нехтувати. Представлено діяграму термодинамічної стабільности системи (Gd1-xLnx)2SiO5 та бані розпаду систем (Gd1-xLnx)2SiO5 і (Lu1-xLnx)2SiO5, які уможливлюють графічно передбачати температури розпаду твердих розчинів за заданих границь заміщення, рівноважні границі заміщення за заданої температури й області термодинамічної стабільности твердих розчинів. Результати прогнозування термодинамічної стабільности не суперечать експериментальним даним, раніше наведеним у літературі для твердих розчинів на основі допованого Ґадолінію оксиортосилікату. Тверді розчини Ґадолінію оксиортосилікату, які мають люмінесцентні, сцинтиляційні й інші практично важливі властивості, внаслідок дуже низьких критичних температур розпаду та дуже широкого температурного інтервалу термодинамічної стабільности в порівнянні з твердими розчинами оксиортосилікатів інших РЗЕ можуть знайти практичне застосування в якості наноматеріялів.

КЛЮЧОВІ СЛОВА: твердий розчин, енергія змішання, ізоморфні заміщення, складнооксидні системи, оксиортосилікати, рідкісноземельні елементи, Ґадоліній, Ітрій


REFERENCES
  1. O. Ts. Sidletsky and B. V. Grynyov, Stsyntylyatsiyni Krystaly na Osnovi Tverdykh Rozchyniv Zamishchennya [Scintillation Crystals Based on Solid Substitutional Solutions] (Kharkiv: ISMA: 2019) (in Ukrainian); http://functmaterials.org.ua/contents/book/Book_Sidletskiy.pdf
  2. S. Shimizu, K. Kurashige, T. Usui, N. Shimura, K. Sumiya, N. Senguttuvan, A. Gunji, M. Kamada, and H. Ishibashi, IEEE Transactions on Nuclear Science, 53, No. 1: 14 (2006); doi:10.1109/TNS.2005.862975
  3. V. Jar?, E. Mihokova, J. A. Mare?, A. Beitlerova, D. Kurtsev, O. Sidletskiy, and M. Nikl, J. Phys. D: Appl. Phys., 47, No. 34: 365304 (2014); doi:10.1088/0022-3727/47/36/365304
  4. T. Usui, S. Shimizu, N. Shimura, K. Kurashige, Y. Kurata, K. Sumiya, N. Senguttuvan, A. Gunji, M. Kamada, and H. Ishibashi, IEEE Transactions on Nuclear Science, 54, No. 1: 19 (2007); doi:10.1109/TNS.2006.886373
  5. A. I. Slesarev, V. Ju. Ivanov, A. V. Ishchenko, A. N. Cherepanov, B. V. Shulgin, A. V. Chepkasova, and M. Kobajashi, Working Substance for Thermo-Exoelectronic Dosimetry (Patent RU 2331086 C1, IPC G01T 1/20, G01T 3/06 (2006.01). Application: 2007113282/28, 09.04.2007. Date of publication: 10.08.2008 Bull. 22); http://hdl.handle.net/10995/68666
  6. P. Thiyagarajan, B. Tiwari, M. Kottaisamy, N. Rama, and M. S. Ramachandra Rao, Appl. Phys. A, 94, No. 3: 607 (2009); https://doi.org/10.1007/s00339-008-4861-z
  7. Q. Wu, X. Jing, and H. Jiao, Opt. Mater., 31, No. 8: 1123 (2009); https://doi.org/10.1016/j.optmat.2008.12.004
  8. L. H. Zheng, R. Lisiecki, Q. G. Wang, X. D. Xu, L. B. Su, W. Ryba-Romanowski, and J. Xu, Lasers, Sources, and Related Photonic Devices (OSA–Technical Digest (CD): Optica Publishing Group: 2012); https://doi.org/10.1364/AIOM.2012.IW3D.4
  9. M. Jie, G. Zhao, X. Zeng, L. Su, H. Pang, X. He, and J. Xu, J. Cryst. Growth, 277, Nos. 1–4: 175 (2005); https://doi.org/10.1016/j.jcrysgro.2004.12.160
  10. D. Kurtsev, O. Sidletskiy, S. Neicheva, V. Bondar, O. Zelenskaya, V. Tarasov, M. Biatov, and A. Gektin, Mater. Res. Bull., 52: 25 (2014); https://doi.org/10.1016/j.materresbull.2014.01.006
  11. V. V. Shinde, A. Tiwari, and S. J. Dhoble, J. Mol. Struct., 1217: 128397 (2020); https://doi.org/10.1016/j.molstruc.2020.128397
  12. Yu. Zorenko, V. Gorbenko, V. Savchyn, T. Voznyak, B. Grinyov, O. Sidletskiy, D. Kurtsev, A. Fedorov, V. Baumer, M. Nikl, J. A. Mares, A. Beitlerova, P. Prusa, and M. Kucera, J. Cryst. Growth, 337, No. 1: 72 (2011); https://doi.org/10.1016/j.jcrysgro.2011.10.003
  13. S. N. Ogugua, S. K. K. Shaat, H. C. Swart, and O. M. Ntwaeaborwa, J. Phys. Chem. Solids, 83: 109 (2015); https://doi.org/10.1016/j.jpcs.2015.04.002
  14. S. N. Ogugua, S. K. K. Shaat, H. C. Swart, and O. M. Ntwaeaborwa, J. Lumin., 179: 154 (2016); https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2016.06.056
  15. M. Gao, P. Zhang, L. Luo, R. Guo, and Yu. Wang, Optik, 225: 165814 (2021); https://doi.org/10.1016/j.ijleo.2020.165814
  16. S. N. Ogugua, H. C. Swart, and O. M. Ntwaeaborwa, Physica B, 535: 143 (2018); https://doi.org/10.1016/j.physb.2017.07.006
  17. Ch. A. Rao and K. V. R. Murthy, Int. J. Sci. Res. (IJSR), 10, No. 1: 516 (2021); doi:10.21275/SR21110114938
  18. H. Feng, J. Chen, Zh. Zhang, Y. Wang, Zh. Xu, J. Zhao, and R. Mao, Radiat. Meas., 109: 8 (2018); https://doi.org/10.1016/j.radmeas.2017.12.001
  19. V. S. Urusov, Teoriya Izomorfnoi Smesimosti [The Theory of Isomorphous Miscibility] (Мoskva: Nauka: 1977) (in Russian).
  20. V. S. Urusov, Fortschr. Mineral., 52: 141 (1975).
  21. V. S. Urusov, V. L. Tauson, and V. V. Akimov, Geokhimiya Tverdogo Tela [Geochemistry of Solid State] (Moskva: GEOS: 1997) (in Russian).
  22. D. Spassky, A. Vasil’ev, V. Nagirnyi, I. Kudryavtseva, D. Deyneko, I. Nikiforov, I. Kondratyev, and B. Zadneprovski, Materials, 15, No. 19: 6844 (2022); https://doi.org/10.3390/ma15196844
  23. V. S. Voznyak-Levushkina, A. A. Arapova, D. A. Spassky, I. V. Nikiforov, and B. I. Zadneprovski, Phys. Solid State, 64, No. 11: 567 (2022); https://doi.org/10.1134/S1063783422110130
  24. E. I. Get’man, S. V. Radio, and L. I. Ardanova, Inorg. Mater., 54, No. 6: 596 (2018); https://doi.org/10.1134/S0020168518060031
  25. R. D. Shannon, Acta Crystallogr., Sect. A, 32, No. 5: 751 (1976); https://doi.org/10.1107/S0567739476001551
  26. K. Li, and D. Xue, J. Phys. Chem. A, 110, No. 39: 11332 (2006); https://doi.org/10.1021/jp062886k
  27. J. Felsche, The Crystal Chemistry of the Rare-Earth Silicates. In: Rare Earths. Structure and Bonding (Berlin–Heidelberg: Springer: 1973), vol. 13; https://doi.org/10.1007/3-540-06125-8_3
  28. R. Becker, Z. Metallkd., 29: 245 (1937) (in German).
  29. J. Wang, Sh. Tian, G. Li, F. Liao, and X. Jing, Mater. Res. Bull., 36, No. 10: 1855 (2001); https://doi.org/10.1016/S0025-5408(01)00664-X
  30. E. G. Yukihara, L. G. Jacobsohn, M. W. Blair, B. L. Bennett, S. C. Tornga, R. E. Muenchausen, J. Lumin., 130, No. 12: 2309 (2010); https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2010.07.010
  31. R. E. Muenchausen, E. A. McKigney, L. G. Jacobsohn, M. W. Blair, B. L. Bennett, and D. W. Cooke, IEEE Transactions on Nuclear Science, 55, No. 3: 1532 (2008); doi:10.1109/TNS.2008.922844
  32. E. I. Get’man, Yu. A. Oleksii, S. V. Radio, and L. I. Ardanova, Tonkie Khimicheskie Tekhnologii [Fine Chemical Technologies], 15, No. 5: 54 (2020); https://doi.org/10.32362/2410-6593-2020-15-5-54-62
  33. S. S. Batsanov, Strukturnaya Khimiya. Fakty i Zavisimosti [Structural Chemistry. Facts and Dependences] (Мoskva: Dialog-MGU: 2000) (in Russian).
  34. S. S. Batsanov, Russ. Chem. Rev., 37, No. 5: 332 (1968); https://doi.org/10.1070/RC1968v037n05ABEH001639
  35. R. Hoppe, Adv. Fluor. Chem., 6: 387 (1970).
  36. B. Grynyov, V. Ryzhikov, J. K. Kim, and M. Jae, Scintillator Crystals, Radiation Detectors & Instruments on Their Base (Kharkiv: 2004); http://functmaterials.org.ua/contents/book/Ryzhikov-2004.pdf
  37. E. I. Get’man and S. V. Radio, Nanomaterials and Nanocomposites, Nanostructure Surfaces, and Their Applications. Springer Proceedings in Physics (Eds. O. Fesenko and L. Yatsenko) (Springer: Cham.: 2021), vol. 246; https://doi.org/10.1007/978-3-030-51905-6_39
  38. S. N. Ogugua, R. L. Nyenge, P. T. Sechogela, H. C. Swart, and O. M. Ntwaeaborwa, J. Vac. Sci. Technol. A, 34, No. 19: 021520 (2016); https://doi.org/10.1116/1.4942502
  39. S. N. Ogugua, S. K. K. Shaat, H. C. Swart, R. E. Kroon, and O. M. Ntwaeaborwa, J. Alloys Compd., 775: 950 (2019); https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2018.10.090
  40. V. Y. Ivanov, V. A. Pustovarov, M. Kirm, E. S. Shlygin, and K. I. Shirinskii, Phys. Solid State, 47, No. 8: 1492 (2005); https://doi.org/10.1134/1.2014499
  41. K. Shakampally, P. M. Rao, and K. V. R. Murthy, International Journal for Research in Applied Science & Engineering Technology (IJRASET), 5, No. XI: 1735 (2017).
  42. T. Utsu and S. Akiyama, J. Cryst. Growth, 109, Nos. 1–4: 385 (1991); https://doi.org/10.1016/0022-0248(91)90207-LZ
Creative Commons License
Усі статті ліцензовано на умовах Ліцензії Creative Commons із зазначенням авторства — без похідних 4.0 Міжнародна
©2003—2024 НАНОСИСТЕМИ, НАНОМАТЕРІАЛИ, НАНОТЕХНОЛОГІЇ Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова Національної Академії наук України.
Електрона пошта: tatar@imp.kiev.ua Телефони та адреса редакції Про збірник Угода користувача