Квантово-химическое определение электронно-колебательных характеристик структур Nd/Sm/Eu/Gd: Y3Al5O12 в керамике, синтезированной лазерным спеканием

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Методом DFT/uB3PW91/SDD по минимуму потенциальной энергии оптимизированы пространственно-структурные модели кластеров легированного редкоземельными элементами алюмоиттриевого граната – Nd/Sm/Eu/Gd:YAG. Установлены характерные длины связей, углы, величины зарядов, а также их изменения при замещении одного атома иттрия на ионы Nd3+, Sm3+, Eu3+, Gd3+. Произведен расчет ИК-спектров и соотнесение полос поглощения рассчитанных и зарегистрированных волновых чисел для кристаллического YAG и нанокластеров Nd/Sm/Eu/Gd: YAG. Методом TD-SCF/gen/def2-SVP рассчитан электронный спектр для моделей Nd/Sm/Eu:YAG. Установлены энергии уровней и вычислена ширина запрещенной зоны.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

С. Д. Плехович

Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского

Автор, ответственный за переписку.
Email: plekhovich@ihps-nnov.ru
Россия, Нижний Новгород

А. Д. Плехович

Институт химии высокочистых веществ им. Г.Г. Девятых РАН

Email: plekhovich@ihps-nnov.ru
Россия, Нижний Новгород

А. М. Кутьин

Институт химии высокочистых веществ им. Г.Г. Девятых РАН

Email: plekhovich@ihps-nnov.ru
Россия, Нижний Новгород

А. В. Будруев

Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского

Email: plekhovich@ihps-nnov.ru
Россия, Нижний Новгород

Список литературы

  1. Veiko V.P., Kieu Q.K. // Proceedings of SPIE. 2004. V. 5399. P.11.
  2. Пермякова И.Е. // Изв. РАН. Сер. физ. 2018. Т. 82. № 9. С. 1197 [Permyakova I.E. // Bull. Russ. Acad. Sci. Phys. 2018. V. 78. № 9. P. 1086].
  3. Lotarev S.V., Lipatiev A.S., Lipateva T.O., Lopatina E.V., Sigaev V.N. // Crystals. 2021. V. 11. P. 193. https://doi.org/10.3390/cryst11020193
  4. Veiko V.P., Kostuk G.K., Niconorov N.V., Yakovlev E.B. // Izv. AN SSSR. Ser. fiz. V. 72. № 2. P. 184.
  5. Lysenko S.A., Yuryshev N.N., Vagin N.P. // Phys. Atomic Nuclei. 2022. V. 85. № 10. P. 1773.
  6. Vagin N.P., Lysenko S.A., Yuryshev N.N. // J. Phys.: Conference Series. 2021. V. 2036. № 1. P. 012036.
  7. Peixin Z., Genyu C., Shaoxiang C., Mingquan Li // J. of Mater. Res. and Techn. 2022. V. 20. P. 2309. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2022.07.162
  8. Changhwan Kim, Ik-Bu Sohn // Opt. Mater. Expr. 2014. V. 4. № 11. P. 2233. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2022.07.162
  9. Степаненко С.А. Фотонный компьютер: структура и алгоритмы, оценки параметров // Фотоника. 2017. № 7. C. 67. https://doi.org/10.22184/1993-7296.2017.67.7.72.83
  10. Полуэктов А.О. Оптический логический элемент / Патент РФ 20751061 от 10.03.1997.
  11. Чувылкин Н.Д., Жидомиров Г.М. // Ж. физ. химии. 1981. T. 55. C.1.
  12. Родунер Э. Размерные эффекты в наноматериалах М.: Техносфера. 2010. 352 c. [Roduner E. Size Effects in Nanomaterials. Moscow: Tekhnosfera; 2010. (In Russian)].
  13. Timoshenko A.D., Matvienko O.O., Doroshenko A.G., Parkhomenko S.V., Vorona I.O., Kryzhanovska O.S. et al. // Ceramics Int. 2023. V. 49. № 5. P. 7524.
  14. Kutyin A.M., Rostokina E.Ye., Gavrishchuk E.M., Drobotenko V.V., Plekhovich A.D., Yunin P.A. // Ceram. Int. 2015. V. 41. P. 10616. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2015.04.161
  15. Плехович А.Д., Кутьин А.М., Ростокина Е.Е., Комшина М.Е., Балуева К.В., Шумовская К.Ф. и др. // Неорг. Мат. 2024. № 5.
  16. Jenkins R., Snyder R.L. Introduction to X-ray Powder Diffractometry: John Wiley & Sons Inc., 1996. P. 89. https://doi.org/10.5860/choice.34-2807
  17. Plekhovich S.D., Plekhovich A.D., Kut’in A.M., Rostokina E.E., Budruev A.V., Biryukova T.Yu. // High Energy Chemistry. 2024. V. 58. № 4. P. 362.
  18. Data retrieved from the Materials Project for Y3Al5O12 (mp-3050) from database version v2022.10.28.
  19. Frisch M.J., Trucks G.W., Schlegel H.B. et.al. // Gaussian 03 Gaussian, Inc., Wallingford, CT. 2003.
  20. Плехович А.Д., Кутьин А.М., Балуева К.В., Ростокина Е.Е., Комшина М.Е., Шумовская К.Ф. // Ж. Неорг. Хим. 2024. Т. 69. № 8. С. 1155.
  21. Kuznetsov V., Smit K., Stepanov D. // Report number: DST-Group-TR-3697. Defence Science and Technology Group (DST).
  22. Shi C., Hua W., Charles L., Melcher, Yiquan Wu // Opt. mater. Expr. 2013. V. 3 № 12. P. 1. https://doi.org/10.1364/OME.3.002022

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Кристаллический фрагмент Y3Al12O29 (а) и кластер нанокристалла Y7Al9O26, где X: Y, Nd, Sm, Eu, Gd (б).

Скачать (175KB)
Метаданные
3. Рис. 2. ИК-спектры (а) – рассчитанный методом DFT/uB3LYP/def2-SVP (scale factor = 0.98 и FWHM = 12 см–1) и (б) – зарегистрированный ИК-спектр YAG, полученного методом СЛС.

Скачать (150KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Изображение центрального атома и его окружение в соответствии с рассчитанными моделями, соответствующими атомам Х = Y, Nd, Sm, Eu, Gd.

Скачать (49KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Рассчитанные методом DFT/uB3PW91/SDD ИК-спектры кластеров RY6Al9O26, где R = Gd (1), Eu (2), Sm (3), Nd (4). Scale factor – 0.93 и FWHM = 12 см–1. Смещение по оси Abs – 25, 50%.

Скачать (223KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Электронный спектр нанокластера Nd:YAG.

Скачать (134KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Электронный спектр нанокластера Sm:YAG.

Скачать (159KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Электронный спектр нанокластера Eu:YAG.

Скачать (157KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025