Fotoniset aluminosilikaattisodaliitit, joissa on mukana optisesti inaktiivisia kaksiarvoisia kationeja

Abstract

Fotoniset aluminosilikaattisodaliitit ovat sodaliittirakenteen omaavia mineraaleja, joilla on optisia ominaisuuksia, kuten luminesenssia, kestoluminesenssia ja reversiibeliä fotokromismia eli tenebresenssiä. Eräs tällainen sodaliittimateriaali on nimeltään hackmaniitti [Na8(AlSiO4)6(Cl,S)2], joka on sodaliitin rikkiä sisältävä alalaji. Hackmaniitti on luonnosta löytyvä mineraali, jota on mahdollista myös syntetisoida. Laboratorio-oloissa valmistettuna sen optisia ominaisuuksia, kuten luminesenssin ja tenebresenssin väriä, voidaan muokata muun muassa seostamalla rakenteeseen optisesti aktiivisia ioneita tai korvaamalla rakenteessa olevia ioneita toisilla ioneilla. Tässä työssä valmistettiin hackmaniittia kiinteän olomuodon synteesillä, jossa osa rakenteen Na+-ioneista korvattiin ensin optisesti inaktiivisilla Zn2+-ioneilla. Kun tässä onnistuttiin, optimoitu Zn2+-määrä korvattiin Mg2+-ioneilla. Sinkki hackmaniittirakenteessa muutti kaikkia materiaalin optisia ominaisuuksia. Zn-hackmaniitin sinivihreä emissio erosi perushackmaniitin sinivalkoisesta ja oranssista ja sen vihreä nopeasti sammuva kestoluminesenssi poikkesi perushackmaniitin valkoisesta pitkäkestoisesta kestoluminesenssista. Myös tenebresenssin väri oli harmaa ja se virittyi 302 nm:n aallonpituudella, kun perushackmaniitin violetti värinmuutos virittyy 254 nm:n aallonpituudella. Sinkin korvaaminen magnesiumilla muutti fotoluminesenssin emission värin kellertävämmäksi, ja yleisesti materiaalin optiset ominaisuudet heikkenivät.