Изотопный эффект в ИК-спектрах высокообогащенного аморфного диоксида кремния ASiO2 (A – 28, 29, 30)

Обложка

Цитировать

Полный текст

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

Аннотация

Получены образцы аморфного диоксида кремния из природного кремния изотопного состава, высокообогащенного кремния-28, кремния-29 и кремния-30 со степенью обогащения от 99.29 ± 0.01 до 99.9980 ± 0.0010 ат. % и смеси кремния-28 и кремния-30. Образцы исследованы методом ИК-спектроскопии. В ИК-спектрах образцов наблюдается сдвиг известных полос поглощения валентных и деформационных колебаний для изотопов кремния-29, кремния-30 на величину 0.1–30.1 см–1 в низкочастотную область по сравнению с кремнием-28. В диоксиде кремния смеси изотопов кремния-28 и кремния-30 и природного изотопного состава наблюдается отклонение от линейной зависимости частоты колебаний моноизотопных образцов. Методом DFT рассчитаны положения максимумов полос поглощения в модели ИК-спектра диоксида кремния. Полученные результаты с высокой точностью коррелируют с экспериментальными данными. Определены значения приведенной массы и силовой постоянной колеблющихся групп атомов в составе диоксида кремния, установлено влияние этих факторов на изотопическое смещение в ИК-спектре диоксида кремния в зависимости от типа колебания.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

К. Ф. Шумовская

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

Автор, ответственный за переписку.
Email: ignatova@ihps-nnov.ru
Россия, 603951, Нижний Новгород, ул. Тропинина, 49

М. Е. Комшина

Институт химии высокочистых веществ им. Г.Г. Девятых РАН; Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского

Email: ignatova@ihps-nnov.ru
Россия, 603951, Нижний Новгород, ул. Тропинина, 49; 603022, Нижний Новгород, пр-т Гагарина, 23

М. В. Суханов

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

Email: ignatova@ihps-nnov.ru
Россия, 603951, Нижний Новгород, ул. Тропинина, 49

С. Д. Плехович

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

Email: ignatova@ihps-nnov.ru
Россия, 603022, Нижний Новгород, пр-т Гагарина, 23

А. Д. Плехович

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

Email: ignatova@ihps-nnov.ru
Россия, 603951, Нижний Новгород, ул. Тропинина, 49

П. А. Отопкова

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

Email: ignatova@ihps-nnov.ru
Россия, 603951, Нижний Новгород, ул. Тропинина, 49

О. Ю. Трошин

Институт химии высокочистых веществ им. Г.Г. Девятых РАН; Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского

Email: ignatova@ihps-nnov.ru
Россия, 603951, Нижний Новгород, ул. Тропинина, 49; 603022, Нижний Новгород, пр-т Гагарина, 23

Список литературы

  1. Рабинович И.Б. Влияние изотопии на физико-химические свойства жидкостей. М.: Наука, 1968. 308 с.
  2. Андреев Б.М., Арефьев Д.Г., Баранов В.Ю. Изотопы: свойства, получение, применение: монография. М.: Физматлит, 2005. Т. 2. 728 с.
  3. Плеханов В.Г. // Успехи физ. наук. 2000. Т. 170. № 11. С. 1245.
  4. Plekhanov V.G. // UFN. 2000. V. 170. № 11. P. 1245. https://doi.org/10.1070/PU2000v043n11ABEH000264
  5. Berezin A.A. // J. Phys. Chem. Solids. 1989. V. 50. P. 5. https://doi.org/10.1016/0022-3697(89)90465-4
  6. Bell J.D. Pat. USА № 9014524 // Isotopically Altered Optical Fiber. 2015. № 14/310106. 17 p.
  7. Allan D.C., Brown J.T., Chacon L.C. et al. Pat. USА № 20050022562 // Isotopically Altered Optical Fiber. 2004. № 10/926717. 21 p.
  8. Sato R.K., McMillan P.F. // J. Phys. Chem. 1987. V. 91. № 13. P. 3494. https://doi.org/10.1021/j100297a008
  9. Lazovski G., Wachtel E., Lubomirsky I. // Appl. Phys. Lett. 2012. V. 100. № 262905. P. 1. https://doi.org/10.1063/1.4731287
  10. Трошин О.Ю., Буланов А.Д., Салганский М.Ю. и др. // Неорган. материалы. 2023. Т. 59. № 6. С. 618.
  11. Gavva V.А., Bulanov А.D., Kut’in А.М. et al. // Physica B: Condens. Matter. 2018. V. 537. P. 12. http://doi.org/10.1016/j.physb.2018.01.056
  12. Агекян В.Ф., Аснин В.М., Крюков А.М. и др. // ФТТ. 1989. Т. 31. № 12. С. 101.
  13. Plotnichenko V.G., Nazaryants V.O., Kryukova E.B. et al. // Appl. Opt. 2011. V. 50. № 23. P. 4633. https://doi.org/10.1364/AO.50.004633
  14. Плотниченко В.Г., Назарьянц В.О., Крюкова Е.Б. и др. // Квант. электрон. 2010. Т. 40. № 9. С. 753.
  15. Ogliore R.C., Dwyer C., Krawczynski M.J. et al. // Appl. Spectrosc. 2019. V. 73. № 7. P. 767. https://doi.org/10.1177/0003702819842558
  16. McMillan P. // Am. Mineral. 1984. V. 69. P. 622.
  17. Vincent R.K., Hunt G.R. // Appl. Opt. 1968. V. 7. P. 53.
  18. Stuart B.H. Infrared Spectroscopy: Fundamentals and Applications. Sydney: University of Technology, 2004. 242 p. https://doi.org/10.1002/0470011149
  19. Han S.M., Aydila E.S. // Appl. Phys. Lett. 1997. V. 70. P. 3269. https://doi.org/10.1063/1.118424
  20. Суриков В.Т. // Аналитика и контроль. 2008. Т. 12. С. 93.
  21. Третьяков Ю.Д. Неорганическая химия. М.: Академия, 2004. С. 105.
  22. Борисов В.А., Ворошилов Ф.А., Дьяченко А.Н. и др. // Известия высших учебных заведений. Физика. 2010. Т. 53. № 11/2. С. 104.
  23. Отопкова П.А., Потапов А.М., Сучков А.И. и др. // Масс-спектрометрия. 2019. Т. 74. № 13. С. 1349.
  24. Kopani M., Mikula M., Takahashi M. et al. // Appl. Surf. Sci. 2013. V. 269. P. 106. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2012.09.081
  25. Паньков В.В., Ивановская М.И., Котиков Д.А. Структура и свойства нанокомпозитов SiO2–Fe2O3. Минск: Химические проблемы создания новых материалов и технологий, 2008. 38 с.
  26. Joseph W. Vibrational Analysisin Gaussian. 1999. P. 1.
  27. Князев Д.А., Мясоедов Н.Ф., Бочкарев А.В. // Успехи химии. 1992. Т. 61. № 2. С. 384. https://doi.org/10.1070/RC1992v061n02ABEH000941
  28. Суханов М.В., Плехович А.Д., Котерева Т.В. и др. // Докл. Акад. наук. 2016. Т. 466. № 3. С. 302.
  29. Alam’pt M.K., Callls J.B. // Anal. Ckem. 1994. V. 66. P. 2293. https://doi.org/10.1021/ac00086a015
  30. Jancsó G. // Pure Appl. Chem. 2004. V. 76. № 1. P. 11. https://doi.org/10.1351/pac200476010011
  31. Петьков В.И., Грудзинская Е.Ю. Изоморфизм. Твердые растворы. Нижний Новгород: Нижегородский гос. ун-т, 2010. 144 с.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Рентгенограмма аморфного диоксида кремния различного изотопного состава

Скачать (155KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Термограмма аморфного диоксида кремния природного изотопного состава

Скачать (75KB)
Метаданные
4. Рис. 3. ИК-спектры аморфного диоксида кремния различного изотопного состава

Скачать (362KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Нормированные ИК-спектры аморфного изотопно-обогащенного диоксида кремния и диоксида кремния природного изотопного состава

Скачать (371KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Разложение спектров поглощения полученного диоксида кремния по Гауссу на примере 28SiО2

Скачать (95KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Структурные единицы SiO2, оптимизированные методом DFT/uB3LYP/6–311g++G(3d2f,3p2d)

Скачать (90KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Фрагмент молекулы SiO2, оптимизированный при помощи полученных структурных единиц методом DFT/uB3LYP/6–311g++G(3d2f,3p2d)

Скачать (104KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Фрагмент молекулы SiO2, оптимизированный при помощи полученных структурных единиц методом DFT/uB3LYP/6–311g++G(3d2f,3p2d)

Скачать (143KB)
Метаданные
10. Рис. 9. Расчетные ИК-спектры аморфного диоксида кремния различного изотопного состава, полученные методом DFT/uB3LYP/6–311g++G(3d2f,3p2d). Scale factor – 0.91, FWHM = 12 cм–1

Скачать (218KB)
Метаданные
11. Рис. 10. Векторное обозначение колебаний атомов диоксида кремния, определенное методом DFT/rwb97xd/lanl2d

Скачать (242KB)
Метаданные
12. Рис. 11. Зависимости частот валентных симметричных колебаний, полученных из экспериментальных данных, предсказанных теоретически и рассчитанных методом DFT, от обратной величины приведенной массы диоксида кремния различного изотопного состава

Скачать (73KB)
Метаданные
13. Рис. 12. Зависимости частоты валентных симметричных колебаний от обратной величины приведенной массы в образцах моноизотопного диоксида кремния и смеси изотопов

Скачать (84KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024