гранаты синтетические

ГРАНАТЫ СИНТЕТИЧЕСКИЕ

кристаллич. соед. общей формулы R₃^IIIM₂^III(X^IIIO₄)₃, где Rⁿⁱ-Y или другие РЗЭ, М^III, X^III-Fe, Al, Ga, подобные по структуре прир. гранатам R^II₃M^III₂(SiO₄)₃ (кубич. кристаллич. решетка, пространственная группа Ia3d). Структура Г. с. каркасная, построена из тетраэдров ХО₄ и октаэдров МО₆, в полостях которых расположены полиэдры RO₈. Г. с. обладают высокими твердостью и прочностью (см. табл.). Химически стойки, не раств. в воде. Для Г. с. характерен изоморфизм атомов R, М и X, вследствие чего существуют многочисл. разновидности этих соединений. Ниже приводятся свойства наиб. важных Г. с.

Иттрий-железный гранат Y₃Fe₂(FeO₄)₃- красно-бурые кристаллы; 10¹⁴ Ом∙см; точка Кюри 556 К; оптически прозрачен в области 1,1–1,5 мкм. Образуется при сплавлении оксидов Y и Fe. Монокристаллы выращивают из раствора Y₂O₃ (10,0% по массе) и Fe₂O₃ (20,4%) в расплавленной смеси PbO (36,8%), PbF₂ (27,1%) и В₂O₃ (5,5%) при снижении температуры от 1300 до 930 °C со скоростью 0,3–0,5 град/ч; используют также метод Вернейля. Материал магн. запоминающих устройств, магн. сердечников в микроволновой и телевизионной аппаратуре.

Иттрий-алюминиевый гранат Y₃Al₂(A1O₄)₃ бесцветные кристаллы; оптически прозрачен в области 0,24–6,00 мкм. Не взаимод. с кислотами. Выше 500°Г раств. в расплавленной смеси PbO-PbF₂-В₂O₃. Образуется при сплавлении оксидов Y и А1 выше 1500 С. наиболее распространенные методы выращивания монокристаллов: вытягивание из расплавленной стехиометрич. смеси оксидов при 2000 °C со скоростью 0,5–1 мм/ч с использованием ориентированной затравки (диаметр кристаллов до 60 мм, длина до 300 мм); горизонтально направленная кристаллизация из расплава в молибденовой лодочке со скоростью до 8 мм/ч; вертикально направленная кристаллизация. Иттрий-алюминиевый гранат, не содержащий изоморфных примесей,-ювелирный поделочный камень (имитатор бриллиантов), легированный Nd ,- материал для лазеров с длиной волны генерируемого излучения 1,064 и 1,320 мкм; для генерации излучения с длинами волн 1645 и 2060 нм этот гранат легируют Ег, Yb, Но, Тт (изоморфно замещающими Y и А1 в кристаллич. решетке).

^{СВОЙСТВА ГРАНАТОВ}

_{* Легирован Nd^III и Cr^Ш}

Гадолиний-галлиевый гранат Gd₃Ga₂(GaO₄)₃ — бесцветные кристаллы. Слабо взаимод. с сильными кислотами. Образуется из оксидов Gd и Ga выше 1400 °C. Монокристаллы выращивают методом Чохральского в иридиевых тиглях со скоростью вытягивания 3–6 мм/ч; диаметр нелегированных кристаллов до 100 мм, длина до 300 мм. Материал подложек для наращивания эпитаксиальных пленок железных гранатов (см. ферриты), используемых в магн. запоминающих устройствах; ювелирный поделочный камень. Легированный Nd^III и др. РЗЭ — лазерный материал.

Гадолиний-скандий-галлиевый гранат Gd₃Sc₂(GaO₄)₃, легированный Nd^III (3,5∙10²⁰ атомов в 1 см³) и Cr^III (2∙10²⁰ атомов),-кристаллы изумрудно-зеленого цвета. Получают сплавлением оксидов Gd, Sc и Ga. Монокристаллы выращивают по методу Чохральского из расплавленной смеси оксидов Gd, Sc и Ga выше 1500 °C со скоростью вытягивания 2–4 мм/ч в атмосфере N₂ (98%) и O₂ (2%). Перспективный лазерный материал.

^{Лит.: Каминский А. А., Лазерные кристаллы, М., 1975; Яковлев Ю. М., Генделев С. Ш., Монокристаллы ферритов в радиоэлектронике, М., 1975; Выращивание кристаллов иттрий-алюминиевого граната. Обзоры по электронной технике, М., 1976; Элуэлл Д., Искусственные драгоценные камни, пер. с англ., М., 1981; Ахметов С. Ф., Искусственные кристаллы граната, М., 1982.}

_{В. М. Гармаш, Н. И. Сергеева}