Труды КНЦ (Технические науки вып. 1/2024(15))

Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2024. Т. 15, № 1. С. 35-41 Transactions of the Kola Science Centre of RAS. Series: Engineering Sciences. 2024. Vol. 15, No. 1. P. 35-41 В интервале 850-1250 см-1 находится аналитическая область кремниевых тетраэдров Qn. Зафиксированная полоса является сложной и ассиметричной, что указывает на наличие в структуре исследованных стёкол тетраэдров различной степени полимеризации. Известно, что полосы колебаний тетраэдров Q n смещаются в область более низких частот по мере увеличения степени их деполимеризации. Для получения количественных данных о распределении базовых структурных группировок кремния данная спектральная область была представлена с точки зрения суперпозиции гауссовых линий. Для проведения деконволюции были использованы четыре гауссовы полосы. Положение полосы, ответственной за колебания тетраэдров Q4, было принято равным 1159 см-1, Q3 — 1085 см-1, Q2 — 989 см-1 и Q1 — 916 см-1. Отсутствие полосы кремниевых тетраэдров Q0, обычно находящейся в районе 880 см-1, свидетельствует, в свою очередь, об отсутствии данной базовой группировки в составе исследованных стёкол. Среднечастотная область в интервале 600-850 см-1 характеризует распределение надструктурных группировок бора. В спектре фиксируются полосы с максимумами при 804, 770, 750, 710 и 630 cм-1, отражающие колебания бороксольных колец, триборатных группировок с одним тетраэдром бора, диборатных группировок с двумя тетраэдрами бора, метаборатных группировок с одним немостиковым атомом кислорода, пироборатных группировок с двумя немостиковыми атомами кислорода соответственно. Для данного спектрального интервала также была проведена деконволюция спектра для извлечения информации о структурных преобразованиях боратной сетки. Деконволюция проводилась с использованием пяти гауссовых линий. Положение полосы колебаний бороксольных колец принималось равным 808 см-1, три-, ди-, мета- и пироборатных группировок — 774, 751, 710 и 680 см-1 соответственно. Пример суммарного спектра деконволюции спектральных интервалов колебаний боратных и кремниевых группировок представлен на рис. 2. Проанализировать результаты деконволюции спектра КРС в диапазоне 600-850 см-1 можно через отношение интегральной интенсивности полосы бороксольных колец к сумме интегральных интенсивностей полос три- и диборатных группировок. Это отношение можно рассматривать как свидетельство степени трансформации исходной структуры боратного стекла в более полимеризованную форму (рис. 3а). Согласно полученным данным, доля нетрансформированных бороксольных колец для матричного стекла является наименьшей. Это значит, что в составе матрицы большая часть исходных симметричных треугольников была преобразована в тетраэдры бора, что можно рассматривать как большую степень полимеризации боратной сетки матричного стекла. В то же время наименьшая степень трансформации бороксольных колец наблюдается для стекла с соотношением CeO2/Gd2O3, равным 1/3. Этот факт может указывать на то, что Gd2O3 оказывает на боратную сетку воздействие, обратное тому, что обычно оказывают щелочные и щелочноземельные ионы, сдвигая равновесие В00 ^ В0~ влево. Для стекла с равным отношением оксидов редкоземельных элементов в это же время наблюдается наибольшее значение степени трансформации бороксольного кольца среди стёкол с редкоземельными оксидами, а для образца с отношением CeO2/Gd2O3, равным 3/1, оно выше, чем для состава с большим содержанием Gd2O3, но ниже, чем для матричного стекла и стекла с равным отношением CeO 2 /Gd 2 O 3 . Таким образом, в случае боратной сетки матричное стекло оказывается более полимеризованным, чем все исследованные стёкла, содержащие оксиды CeO 2 и Gd2O3. © Барабанов Н. М., Тюрнина Н. Г., Тюрнина З. Г., Мальчукова Е. В., Поволоцкий А. В., 2024 Рис. 2. Типичный пример деконволюции спектра КРС в диапазоне 600-1250 см-1 для стекла с соотношением CeO 2 /Gd 2 O 3 , равным 3/1 38