The object of research, development or design (in Russian) : порошки и кристаллы Yb‑содержащих ортоборатов в системах YbBO3-AlBO3, YbBO3-GaBO3, YbBO3-ScBO3, YbAl3(BO3)4-YbSc3(BO3)4 и YbAl3(BO3)4-YbGa3(BO3)4

The object of research, development or design (in Kazakh) : YbBO3-AlBO3, YbBO3-GaBO3, YbBO3-ScBO3, YbAl3(BO3)4-YbSc3(BO3)4 және YbAl3(BO3)4-YbGa3(BO3)4 жүйелеріндегі құрамындағы Yb бар ортобораттардың ұнтақтары мен кристалдары

Aim of work (in Russian) : Выявление взаимосвязей между химическим составом, атомной структурой и физическими свойствами Yb содержащих кристаллов ортоборатов, изоструктурных минералу хантит, для их применения в качестве источников лазерного излучения, нелинейно оптических и люминесцентных материалов.

Aim of work (in Kazakh) : Лазерлік сәулелену көздері, сызықты емес оптикалық және люминесцентті материалдар ретінде қолдану үшін хантит минералына изоқұрылымды, құрамында Yb бар ортоборат кристалдарының химиялық құрамы, атомдық құрылысы мен физикалық қасиеттері арасындағы өзара байланысты анықтау.

Методы исследования (на русском) : Рентгенофазовый анализ применяли для уточнения кристаллической структуры; для количественного анализа использовали Лэ Бейл метод. Дифференциальная сканирующая калориметрия и термогравиметрический анализ позволили установить температурные области фазовых превращений, оценить термическую стабильность и уточнить энергетические характеристики. Морфология и микрораспределение элементов исследованы методами сканирующей электронной микроскопии и энергодисперсионной спектроскопии. Оптические характеристики изучены с помощью спектроскопии поглощения, возбуждения и излучения в УФ-ИК‑диапазонах, люминесцентной спектроскопии с измерением времени жизни, спектрорадиометрии и колориметрии. Количество областей гомогенности определяли, как по положению дифракционных пиков, так и по данным химического анализа.

Методы исследования (на казахском) : Кристалдық құрылымдар рентгендік дифракциялық талдау арқылы; сандық талдау үшін Лэ Бейл әдісі қолданылды. Дифференциалды сканерлеу калориметриясы және термогравиметриялық талдау фазалық түрленулердің температуралық аймақтарын анықтауға, термиялық тұрақтылығын бағалауға және энергетикалық сипаттамаларды нақтылауға мүмкіндік берді. Элементтердің морфологиясы мен микротаралуы сканерлеуші электронды микроскопия және энергия-дисперсиялық спектроскопия көмегімен зерттелді. Оптикалық қасиеттер УК-ИҚ диапазондарындағы жұтылу, қоздыру және эмиссиялық спектроскопия, өмір бойы өлшеулермен люминесценциялық спектроскопия, спектрорадиометрия және колориметриялық өлшеулер арқылы зерттелді. Біртектілік аймақтарының саны дифракция шыңдарының орналасуынан да, химиялық талдау деректерінен де анықталды.

Obtained results and novelty (in Russian) : Научная новизна работы заключается в установлении закономерностей твёрдофазного взаимодействия Yb-содержащих боратов, в уточнении кристаллохимических параметров и изоморфной ёмкости хантитоподобных структур, а также в выявлении влияния катионного распределения на люминесцентные свойства. В результате работ определены границы областей гомогенности крайних членов и промежуточных соединений. Показано, как перераспределение катионов в кристаллической решётке влияет на спектр излучения и люминесцентные свойства. Полученные данные расширяют фундаментальные знания о кристаллохимии итербийсодержащих ортоборатов и могут быть использованы при разработке новых активных сред для твердотельных лазеров, элементов нелинейной оптики и белых светодиодов. Монокристаллы с широкой областью изоморфизма и стабильными спектральными характеристиками могут стать основой для создания малогабаритных лазерных диодов и усилителей. Разработанные методики синтеза и выращивания кристаллов применимы к другим редкоземельным соединениям, что позволяет прогнозировать свойства новых функциональных материалов.

Obtained results and novelty (in Kazakh) : Бұл жұмыстың ғылыми жаңалығы Yb құрамындағы бораттардың қатты фазалы өзара әрекеттесу заңдылықтарын белгілеуде, хантит тәрізді құрылымдардың кристалдық химиялық параметрлерін және изоморфтық сыйымдылығын нақтылауда және люминесценция қасиеттеріне катиондардың таралуының әсерін анықтауда жатыр. Осы жұмыстың нәтижесінде зерттелген жүйелердегі шеткі мүшелер мен аралық қосылыстардың біртектілік аймақтарының шекаралары анықталды. Кристалдық тордағы катиондардың қайта бөлінуі сәулелену спектріне және люминесценция қасиеттеріне қалай әсер ететіні көрсетілген. Алынған деректер құрамындағы итербий бар ортобораттардың кристалдық химиясы туралы негізгі білімді кеңейтеді және қатты денелі лазерлер, сызықты емес оптикалық элементтер және ақ жарықдиодтар үшін жаңа белсенді орталарды әзірлеуде қолданылуы мүмкін. Кең изоморфтық аймағы және тұрақты спектрлік сипаттамалары бар монокристалдар ықшам лазерлік диодтар мен күшейткіштерді жасаудың негізін құра алады. Әзірленген кристалдарды синтездеу және өсіру әдістері басқа сирек кездесетін жер қосылыстарына да қолданылады, бұл жаңа функционалды материалдардың қасиеттерін болжауға мүмкіндік береді.

The main constructive and technical economic indicators (in Russian) : В рамках проекта разработаны и исследованы новые функциональные ортобораты, содержащие итттербий, тербий и другие редкоземельные элементы. Установлены составы и структурные особенности соединений, определены области устойчивости твёрдых растворов и получены данные о фазовых равновесиях в ряде боратных систем. Разработаны и отработаны несколько подходов к синтезу — твёрдофазный метод, метод сжигания раствора и рост кристаллов из расплава, что позволило получать как высокодисперсные порошки, так и крупные прозрачные кристаллы с заданными оптическими свойствами.

The main constructive and technical economic indicators (in Kazakh) : Жоба итттербийден, тербийден және басқа да сирек кездесетін элементтерден тұратын жаңа функционалды ортобораттарды әзірледі және зерттеді. Қосылыстардың құрамы мен құрылымдық ерекшеліктері анықталды, қатты ерітінділердің тұрақтылық аймақтары анықталды және бірқатар Борат жүйелеріндегі фазалық тепе-теңдік туралы мәліметтер алынды. Синтездеудің бірнеше тәсілдері әзірленді және пысықталды — қатты фазалық әдіс, ерітіндіні жағу әдісі және балқымадан кристалдардың өсуі, бұл берілген оптикалық қасиеттері бар жоғары дисперсті ұнтақтарды да, үлкен мөлдір кристалдарды да алуға мүмкіндік берді.

Level of implementation (in Russian) : Результаты проекта находятся на стадии научно-практической апробации. Разработанные составы ортоборатов и методы их получения доведены до уровня отработанных лабораторных регламентов, пригодных для переноса в условия опытного производства. Получены кристаллы и порошки, характеристики которых соответствуют требованиям к материалам для оптоэлектроники и люминесцентной техники (ИК-излучатели на Yb³⁺, зелёные люминофоры на Tb³⁺ и др.). Отдельные элементы выполненных разработок уже использованы в виде заявок на охрану интеллектуальной собственности (заявка на патент РК на способ получения YbAl₃(BO₃)₄) и в виде публикаций в международных журналах, что облегчает дальнейшее взаимодействие с потенциальными промышленными партнёрами. Полученные кристаллохимические и фазовые данные могут быть непосредственно использованы при проектировании новых материалов для лазерной техники, твердотельных источников света и сенсорики, а также внедрены в учебные курсы по неорганической и материаловедческой химии.

Level of implementation (in Kazakh) : Жобаның нәтижелері ғылыми-практикалық сынақтан өту сатысында. Ортобораттардың әзірленген құрамдары және оларды алу әдістері тәжірибелік өндіріс жағдайларына көшіруге жарамды зертханалық регламенттер деңгейіне жеткізілді. Сипаттамалары Оптоэлектроника мен флуоресцентті техникаға арналған материалдарға қойылатын талаптарға сәйкес келетін кристалдар мен ұнтақтар алынды (Yb3+ негізіндегі инфрақызыл сәулелендіргіштер, Tb3+ негізіндегі жасыл люминофорлар және т.б.). Орындалған әзірлемелердің жекелеген элементтері зияткерлік меншікті қорғауға өтінімдер түрінде (YbAl3(BO3)₄ алу тәсіліне ҚР патентіне өтінім) және халықаралық журналдарда Жарияланымдар түрінде пайдаланылды, бұл әлеуетті өнеркәсіптік әріптестермен одан әрі өзара байланысты жеңілдетеді. Алынған кристаллохимиялық және фазалық деректер лазерлік техникаға, қатты күйдегі жарық көздеріне және сенсорға арналған жаңа материалдарды жобалауда тікелей пайдаланылуы мүмкін, сондай-ақ Бейорганикалық және материалтану химиясы бойынша оқу курстарына енгізілуі мүмкін.

Efficiency (in Russian) : Эффективность проекта проявляется прежде всего в научном результате: построены представления о взаимосвязи между составом, структурой и люминесцентными свойствами редкоземельных ортоборатов, уточнены области гомогенности и особенности фазовых переходов, показана возможность целенаправленного управления оптическими характеристиками посредством изменения состава и условий синтеза. Это создаёт научную базу для дальнейшей разработки функциональных материалов с заданными параметрами излучения в видимом и ближнем ИК-диапазонах.

Efficiency (in Kazakh) : Жобаның тиімділігі ең алдымен ғылыми нәтижеде көрінеді: сирек жер ортобораттарының құрамы, құрылымы мен люминесценттік қасиеттері арасындағы байланыс туралы идеялар құрылды, біртектілік аймақтары мен фазалық ауысулардың ерекшеліктері нақтыланды, құрамы мен синтез жағдайларын өзгерту арқылы оптикалық сипаттамаларды мақсатты басқару мүмкіндігі көрсетілді. Бұл көрінетін және жақын инфрақызыл сәулелену параметрлері бар функционалды материалдарды одан әрі дамыту үшін ғылыми негіз жасайды.

Field of application (in Russian) : Фотоника

Field of application (in Kazakh) : Фотоника