Gallosilikaattisodaliitti ja sen optiset ominaisuudet
1.92 MB
avoin
Julkaisu on tekijänoikeussäännösten alainen. Teosta voi lukea ja tulostaa henkilökohtaista käyttöä varten. Käyttö kaupallisiin tarkoituksiin on kielletty.
Lataukset1
Pysyvä osoite
Verkkojulkaisu
DOI
Tiivistelmä
Sodaliitit ovat luonnosta löytyviä kivimateriaaleja, joilla on useita kemiallisesti kiinnostavia ominaisuuksia, kuten kyky katalysoida erilaisia reaktioita, useat optiset ominaisuudet sekä kyky toimia adsorptioaineena. Hackmaniitti eli fotokrominen aluminosilikaattisodaliitti on hyvä esimerkki sodaliitista, jolla on monenlaisia optisia omninaisuuksia, sillä se voi osoittaa luminesenssia, jälkiloistetta ja tenebresenssiä samassa materiaalissa. Nämä ominaisuudet johtuvat sodaliitin huokoisen häkkirakenteen kyvystä olla isäntänä rakenteellisille violle, poikkeavuuksille ja vakansseille, minkä takia atomien korvaaminen rakenteessa on hyvä tapa yrittää muokata sodaliitin optisia ominaisuuksia. Koko rakenteen muokkaamisella on myös huomattavia mahdollisuuksia, sillä atomien korvaaminen rakenteessa tuottaa sodaliitteja joilla on erilaiset optiset ominaisuudet ja erilainen kyky poiketa niistä, mahdollistaen ominaisuuksien säätämistä eri tavalla. Gallosilikaattisodaliiteissa sodaliittirakenteessa yleisesti käytetty alumiini on vaihdettu galliumiin, joka on kemiallisilta ominaisuuksiltaan alumiiniin verrattuna hyvin samanlainen, mutta jonka suurempi ionisäde aiheuttaa eroja alkeiskoppiin ja sen kautta materiaalin optisiin ominaisuuksiin. Tässä työssä keskityttiin hackmaniitin kaltaisen gallosilikaattisodaliitin valmistamiseen hydrotermisellä synteesillä. Tuotteiden rakennetta ja puhtautta tutkittiin jauheröntgendiffraktion ja röntgenfluoresenssispektroskopian avulla, joiden perusteella tuotteet todettiin puhtaiksi ennen titaanin läsnä ollessa suoritettuja reaktioita, jonka lisäys aiheutti sivutuotteen muodostumista. Röntgenfluoresenssilla havaittiin kaikkien tuotettujen gallosilikaattisodaliittien kehysrakenteen muodostavien galliumin ja piin määrien poikkeavan ideaalisesta 1:1-suhteesta, painottuen galliumin ylimäärään rakenteessa. Kaikilla rikkiä sisältävillä tuotteilla havaittiin hackmaniitille tyypillistä fotokromista värinvaihdosta. Värinvaihdokseen vaikuttaa alkeiskopin ja edelleen värikeskuksen koko, minkä takia piin ja galliumin epätasapaino on mahdollisesti heikentänyt värinvaihdoksen tapahtumista. Kaikilla tuotteilla oli luminesenssia, jonka aallonpituudet olivat yleiseti ottaen samoilla alueilla kuin sodaliiteissa yleensä, mutta siirtyneinä. Rikittömillä tuotteilla havaittiin 700 nm:n punainen emissio, joka voi olla peräisin rautaepäpuhtaudesta. Tässä työssä valmistettujen gallosilikaattisodaliittien ominaisuudet ovat samankaltaiset kuin hackmaniitilla, mutta rakenteen epätasapaino tekee siitä hankalamman syntetisoida ja heikentää sen tenebresenssin mahdollisuuksia, mutta alkeiskopin kokoeron takia sen rakenteessa voi mahdollisesti korvata anioneja ja kationeja isommilla alkuaineilla.