Труды КНЦ (Технические науки вып.2/2025(16))

Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2025. Т. 16, № 2. С. 127-133. Transactions of the Kola Science Centre of RA s . Series: Engineering Sciences. 2025. Vol. 16, No. 2. P. 127-133. Abstract Finely dispersed ytterbium niobate-tantalate powders were synthesized using hydrofluoric acid solutions of niobium and tantalum and nitrate solutions of Yb using a sol-gel method. Ceramic samples were prepared from the resulting powders using conventional sintering (CS). Using Rietveld refinement of polycrystals, the phase compositions of the Yb(NbxTa1-x)O4 solid solutions (SS) were determined and their structural parameters were refined depending on the Nb/Ta ratio. Their mechanical properties were studied; and their strength characteristics, such as Young's modulus and microhardness, were evaluated. Keywords: ytterbium niobate-tantalates, ceramics, up-conversion luminescence, microhardness, Young's modulus Acknowledgments: The authors express their gratitude to Kirill Andreevich Yakovlev, leading engineer of the laboratory of physicochemical methods of analysis of ICT KSC RAS, for assistance in obtaining and analyzing XRD data. Funding: State task on the topic of research No FMEZ-2025-0055. For citation: The study of structural, mechanical and luminescent characteristics of ceramics Yb(NbXTa1-X)O4 / O. B. Shcherbina [et al.] // Transactions of the Коіа Science Centre of RAS. Series: Engineering Sciences. 2025. Vol. 16, No. 2. P. 127-133. doi:10.37614/2949-1215.2025.16.2.021. Введение В настоящее время большое внимание уделяется разработке объемных материалов, обладающих up-конверсионной люминесценцией (Up-conversion luminescenc (UCL)) [1] на основе трехвалентных ионов лантаноидов. Такие материалы преобразуют возбуждающее излучение таким образом, что два или более низкоэнергетических фотона последовательно поглощаются через промежуточные долгоживущие энергетические состояния, что приводит к излучению высокоэнергетического фотона, а люминесценция излучается с длиной волны, меньшей, чем длина волны поглощенного излучения. В целом UCL была зарегистрирована в материалах переходных металлов (3d, 4d, 5d), лантаноидов (4f) и актинидов (5f), однако материалы на основе трехвалентных лантаноидов вызвали повышенный интерес из-за больших антистоксовых сдвигов, узкополосных излучений, длительного времени жизни люминесценции, превосходной фотостабильности, а также возможности использования для мониторинга биологических процессов [ 2 ]. Например, как up-конверсионные люминофоры большое внимание привлекают ниобаты- танталаты Er и Yb, в которых в процессе UCL используется ближнее инфракрасное (NIR) возбуждение, а не ультрафиолетовое (UV), что значительно снижает фоновую автофлуоресценцию, фотообесцвечивание и фотоповреждение биологических образцов [3]. Это позволяет визуализировать in vivo со значительно более высоким пространственным разрешением, а также обеспечивает замечательную глубину проникновения в образец, которая намного больше, чем возможная при УФ-возбуждении [4]. Поэтому актуальнейшей задачей является не только поиск перспективных люминесцентных материалов, обладающих ир-конверсией, но и разработка приемов, повышающих выход и длительность свечения up-люминесценции, а также усовершенствование технологии синтеза up-люминофоров, позволяющей получать субмикронные и наноразмерные порошки, которые могут применяться и в медицине. Использование таких субмикронных порошков позволяет создавать керамические материалы повышенной твердости и прочности — качеств, необходимых для изготовления различного рода датчиков и люминесцентных термометров. Таким образом, целью данной работы является получение керамических образцов из синтезированных ранее порошков ниобатов-танталатов иттербия YbNbxTa 1 -xO 4 и исследование их структурных, механических и люминесцентных (up-конверсионных) характеристик. Результаты Мелкодисперсные порошки ортониобатов-танталатов иттербия YbNbxTa 1 -xO 4 (x = 0; 0,1; 0,3; 0,5; 0,7; 0,9; 1) были получены жидкофазным методом. На первом этапе путем совместного осаждения 25 %-м NH 4 OH из высокочистых фторидных Nb- и Та-содержащих растворов или их смеси в объемах, обеспечивающих заданный состав ниобато -танталатов, получали гидроксиды 128 © Щербина О. Б., Смирнов М. В., Маслобоева С. М., Зеленина Е. В., Палатников М. Н., 2025