Применение дифракционных методов для определения состава и структурных параметров соединений семейства лангасита
Аннотация
Вполнен анализ известных структурных данных кристаллов семейства лангасита, свидетельствующий о разных параметрах ячейки для фаз с одинаковыми составами шихты. Показано, что параметры ячейки зависят от условий дифракционного эксперимента и от состава полученных кристаллов. Приведены оптимальные режимы рентгеновской съемки, позволяющие определять корректные значения параметров ячейки с минимальными стандартными отклонениями измельченных в порошок образцов. Сопоставлены результаты определения состава кристаллов с использованием рентгеновского и нейтронного монокристалльного, а также рентгеновского и синхротронного порошкового экспериментов. Выявлены границы применимости каждого из дифракционных методов для определения составов катионных и анионных позиций. Обсуждены структурные и ростовые причины образования разной дефектности кристаллов лангасита, ланганита и лангатата.
Ключевые слова
семейство лангасита,
кристаллическая структура,
состав,
структурные параметры,
дифракционные методы,
точечные дефекты
546.27:546.66
Об авторах
Е. А. Тюнина
МИТХТ им. М.В. Ломоносова, 119571, Москва, пр-т Вернадского, д. 86
Россия
кафедра Физики и химии твердого тела, научный сотрудник
Россия
кафедра Физики и химии твердого тела, научный сотрудник
И. А. Каурова
МИТХТ им. М.В. Ломоносова, 119571, Москва, пр-т Вернадского, д. 86
Россия
кафедра Физики и химии твердого тела, аспирант
Россия
кафедра Физики и химии твердого тела, аспирант
Г. М. Кузьмичева
МИТХТ им. М.В. Ломоносова, 119571, Москва, пр-т Вернадского, д. 86
Россия
кафедра Физики и химии твердого тела, профессор
Россия
кафедра Физики и химии твердого тела, профессор
В. Б. Рыбаков
Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова
Россия
кафедра Физики и химии твердого тела, старший научный сотрудник
Россия
кафедра Физики и химии твердого тела, старший научный сотрудник
A. Куссон
Gif-sur-Yvette Cedex
Франция
Laboratoire Leon Brillouin, сотрудник лаборатории
Франция
Laboratoire Leon Brillouin, сотрудник лаборатории
O. . Захаркo
ETZ Zurich & Paul Scherrer Institute
Швейцария
Laboratory for Neutron Scattering, сотрудник лаборатории
Швейцария
Laboratory for Neutron Scattering, сотрудник лаборатории
Список литературы
1. Модифицированные редкоземельные галлаты со структурой Ca3Ga2Ge4O14 / Б. В. Милль [и др.] // Докл. АН СССР. - 1982. - Т. 264, № 6. - С. 1385-1389.
2. Crystal Growth and Structural Characterization of New piezoelectric Material La3Ta0.5Ga5.5O14 / H. Takeda [et al.] // Jpn. J. Appl. Phys. - 1997. - Vol. 36. - P. L919-L921.
3. Кристаллическая структура и стимулированное излучение La3Nb0.5Ga5.5O14 - Nd3+ / А. А. Каминский [и др.] // Неогран. материалы. - 1984. - Т. 20. - С. 2058-2061.
4. Уточнение структуры La3Ga5SiO14, Pb3Ga2Ge4O14 и кристаллохимические закономерности строения и свойств соединений семейства лангасита / Е. Л. Белоконева [и др.] // Журн. неорган. химии. - 2000. - Т. 45, № 11. - С. 1786-1796.
5. Syntesis, growth and some properties of single crystals with the Ca3Ga2Ge4O14 structure / B. V. Mill [et al.] // Proc. IEEE International Frequency Control Symposium. - Besancon, 1999. - P. 829-834.
6. Mill, B. V. Langasite-type materials: from discovery to present state / B. V Mill., Yu. V. Pisarevsky // Proc. IEEE/EIA International Frequency Control Symposium and Exhibition - Kansas City, 2000. - P. 133-144.
7. Growth of New Langasite Single Crystals for Piezoelectric Applications / T. Fukuda [et al.] // Proc. IEEE International Symposium on Applications of Ferroelectrics. - NJ., 1998. - P. 315-319.
8. Czochralski growth and characterization of piezoelectric single crystals with langasite structure: La3Ga5SiO14 (LGS), La3Ga5.5Nb0.5O14 (LGN) and La3Ga5.5Ta0.5O14 (LGT). Part I / J. Bohm [et al.] // J. Cryst. Growth. - 1999. - Vol. 204. - P. 128-136.
9. Czochralski drowth and characterization of piezoelectric single crystals with langasite structure: La3Ga5SiO14 (LGS), La3Ga5.5Nb0.5O14 (LGN) and La3Ga5.5Ta0.5O14 (LGT). II. Piezoelectric and elastic properties / J. Bohm [et al.] // J. Cryst. Growth. - 2000. - Vol. 216. - P. 293-298.
10. Schreuer, J. Elastic and Piezoelectric Properties La3Ga5SiO14 and La3Ga5.5Ta0.5O14: An Application of Resonant ultrasound Spectroscopy / J. Schreuer // IEEE Transactions on ultrasonics, ferroelectrics, and frequency control. - 2002. -Vol. 49, № 11. - P. 1474-1479.
11. Schreuer, J. Temperature dependence of elastic, piezoelectric and dielectric properties La3Ga5SiO14 and La3Ga5.5Ta0.5O14: An application of resonant ultrasound spectroscopy / J. Schreuer, J. Rupp, C. Thybaut // IEEE ultrasonics symposium. - 2002. - Р. 373-376.
12. New method for preparation of polycrystalline langasite for gas sensor: structural studies / K. Ouzaouit [et al.] // Smart Materiails for Energy, Communications and Security. - 2008. - P. 191-203.
13. Абсолютная структура кристаллов лангасита La3Ga5SiO14 / Б. А. Максимов [и др.] // Кристаллография. - 2005. - Т. 50, № 5. - С. 813-819.
14. Структурные особенности лангасита La3Ga5SiO14 / Г. М. Кузьмичева, В. Б. Рыбаков, Е. Н. Доморощина, А. Б Дубовский. // Неорган. материалы. - 2002. - Т. 38, № 10. - С. 1234-1241.
15. Связь между условиями выращивания, строением и оптическими свойствами кристаллов лангасита - La3Ga5SiO14 / Е. Н. Доморощина, Г. М. Кузьмичева, В. Б. Рыбаков, А. Б. Дубовский, Е. А. Тюнина, С. Ю. Степанов. // Перспективные материалы. - 2004. - № 4. - С. 17-30.
16. Влияние состава на упругие свойства лангасита / А. Б. Дубовский, Е. А. Тюнина, Е. Н. Доморощина, Г. М. Кузьмичева, В. Б. Рыбаков // Неорган. материалы. - 2008. - Т. 44, № 5. - С. 601-607.
17. Нейтронографическое и рентгенографическое изучение кристаллов лангасита / Г. М. Кузьмичева, О. Захарко, Е. А. Тюнина, В. Б. Рыбаков, Е. Н. Доморощина, А. Б. Дубовский // Кристаллография. - 2008. - Т. 53, № 6. - С. 989-994.
18. Тюнина, Е. А. Лангасит и лангатат: состав, строение, свойства : автореф. дис. канд. хим. наук : 02.00.21 / Тюнина Елена Александровна. - М., 2008. - 24 с.
19. Уточнение структуры кристаллов Sr3TaGa3Si2O14 и La3Ta0.5Ga5.5O14 семейства лангасита / В. В. Юнин [и др.] // Вестник Нижегородского государственного университета им Н.И. лобачевского. - 2004. - № 1. - С. 75-80.
20. Chai, B. H. A new class of ordered langasite structure compounds / B. H. T. Chai, A. N. P Bustamante, M. C. Chou // Proc. IEEE/EIA International Frequency Control Symposium and Exhibition. - Kansas City, 2000. - Р. 163-168.
21. Рентгенографическое изучение монокристаллов La3Ga5.5Ta0.5O14 и La3Ga5.5Nb0.5O14 со структурой лангасита / Г. М. Кузьмичева, Е. А. Тюнина, Е. Н. Доморощина, В. Б. Рыбаков, А. Б. Дубовский // Неорган. материалы. - 2005. - Т. 41, № 4. - С. 485-492.
22. Точечные дефекты в кристаллах лангатата / Г. М. Кузьмичева, О. Захарко, Е. А. Тюнина, В. Б. Рыбаков, И. А. Каурова, Е. Н Доморощина, А. Б. Дубовский // Кристаллография. - 2009. - Т. 54, № 2. - С. 303 - 306.
23. Кристаллическая структура и оптическая активность монокристаллов La3Nb0.5Ga5.5O14 и Sr3Ga2Ge4O14 семейства лангасита / В. Н. Молчанов [и др.] // Письма в ЖЭТФ. - 2001. - Т. 74, вып. 4. - С. 244-247.
24. Кристаллическая структура La3Nb0.5Ga5.5O14 при 20 К / Т. С. Черная [и др.] // Кристаллография. - 2006. - Т. 51, № 1. - С. 30-35.
25. Growth and Characterization of La3Nb0.5Ga5.5O14 single crystals / H. Takeda [et al.] // J. Cryst. Growth. - 1996. - Vol. 169. - P. 503-508.
26. A family of langasite: growth and structure / G. M. Kuz'micheva, E. N. Domoroshina, V. B. Rybakov, A. B. Dubovsky, E. A. Tyunina // J. Cryst. Growth. - 2005. - Vol. 275. - P. e715-e719.
27. Czochralski growth of RE3Ga5SiO14 (RE = La, Pr, Nd) single crystals for the analysis of the influence of rare earth substitution on piezoelectricity / J. Sato [et al.] // J. Cryst. Growth. - 1998. - Vol. 191. - P. 746-753.
28. Пущаровский, Д. Ю. Рентгенография минералов / Д. Ю. Пущаровский. - М. : ЗАО «Геоинформмарк», 2000. - 295 с.
29. Pecharsky, V. Fundamentals of Powder Diffraction and Structural Characterization of Materials / V. Pecharsky, P Zavalij. - N. Y. : Springer, 2005. - 713 c.
30. Изучение микромасштабных неоднородностей параметров кристаллической решетки лангатата методом трехволновой компланарной рентгеновской дифрактометрии / П.А. Просеков [и др.] // XIII Нац. конф. по росту кристаллов : тез. докл., М., Россия, 17 - 21 ноября 2008. - М., 2008. - С. 98.
31. Журов, В. В. Программа PROFIT уточнения кристаллической структуры по порошковым данным / В. В. Журов, С. А Иванов // Кристаллография. - 1997. - Т. 42. № 2. - С.239-243.
32. Филонова, Е. А. Элементы структурного анализа. Метод FULLPROF как один из методов обработки дифракционных данных. Методические указания для студентов химического факультета / Е. А. Филонова, А. Н. Пирогов. - Екатеринбург : Ур ГУ, 2005. - 35 с.
33. Филонова, Е. А. Элементы структурного анализа. Часть 2. Рекомендации к использованию метода Ритвельда для обработки дифракционных данных. Методические указания для студентов химического факультета / Е. А. Филонова. - Екатеринбург : Ур ГУ, 2006. - 32 с.
34. Boultif, A. Powder pattern indexing with the dichotomy method / A. Boultif, D. Louer // J. of Appl. Cryst. - 2004. - Vol. 37. - P. 724-731
35. User's guide to Program DBWS-9411 «Rietveld analysis of X-Ray and neutron powder diffraction patterns» / R. A. Young, A. Sakthivel, T. S. Moss, C. O. Paiva-Santos. - 30 March 1995.
36. Enraf-Nonius. CAD-4 Software. Version 5.0 / Enraf-Nonius. - Delft., The Netherlands. - 1989.
37. Farrugia, L. J. WinGX-96. X-Ray Crystallographic Programs for Windows. Version 1.5a / L. J. Farrugia. - University of Glasgow, UK. - 1996.
38. North, A. C. T. Mathews F.S. A semi-empirical method of absorption correction / A. C. T. North, D. C. Phillips // Acta Cryst. - 1968. - Vol. A 24, № 3. - P. 351-359.
39. Sheldrick, G. M. SHELXL-97. Program for the Refinement of Crystal Structures / G. M. Sheldrick. - University of Gottingen, Germany. - 1997.
40. Petricek, V. The crystallographic computing system JANA2000 / V. Petricek, M. Dusek, L. Palatinus. - Institute of Physics, Praha, Czech Republic. - 2000.
41. Brown, I. D. Bond-valence parameters obtained from a systematic analysis of the inorganic crystal structure database / I. D. Brown, D. Altermatt // Acta Cryst. - 1985. - Vol. B 41. - P. 244-247.
42. Brese, N. E. Bond - valence parameters for solids / N. E. Brese, M. O'Keeffe // Acta Cryst. - 1991. - Vol. B 47. - P. 192-197.
43. Brown, I. D. The bond-valence method: an empirical approach to chemical structure and bonding / Brown I.D. // Structure and Bonding in Crystals. - 1981. - Vol. 2. - P. 1-30.
44. Пятенко, Ю. А. О едином подходе к анализу локального баланса валентностей в неорганических структурах / Ю. А. Пятенко // Кристаллография. - 1972. -Т. 17, вып. 4. - С. 773-779.
Рецензия
Для цитирования:
Тюнина Е.А., Каурова И.А., Кузьмичева Г.М., Рыбаков В.Б., Куссон A., Захаркo O. Применение дифракционных методов для определения состава и структурных параметров соединений семейства лангасита. Тонкие химические технологии. 2010;5(1):57-68.
For citation:
Tyunina Е.А., Kaurova I.А., Kuz’micheva G.М., Rybakov V.B., Cousson A., Zaharko O. Diffraction methods for determination of composition and structural parameters of langasite family compounds. Fine Chemical Technologies. 2010;5(1):57-68. (In Russ.)
Просмотров:
443
Послать статью по эл. почте 
