Гранаты синтетические

ГРАНАТЫ СИНТЕТИЧЕСКИЕ, кристаллич. соед. общей ф-лы 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, пространств, группа Ia3d). Структура Г. с. каркасная, построена из тетраэдров ХО₄ и октаэдров МО₆, в полостях к-рых 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 св-ва 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 р-ра Y₂O₃ (10,0% по массе) и Fe₂O₃ (20,4%) в расплавленной смеси РbО (36,8%), PbF₂ (27,1%) и В₂О₃ (5,5%) при снижении т-ры от 1300 до 930°С 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 бесцв. кристаллы; оптически прозрачен в области 0,24-6,00 мкм. Не взаимод. с к-тами. Выше 500°Г раств. в расплавленной смеси PbO-PbF₂-В₂О₃. Образуется при сплавлении оксидов Y и А1 выше 1500 С. наиб. распространенные методы выращивания монокристаллов: вытягивание из расплавленной стехиометрич. смеси оксидов при 2000 °С 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 Сr^Ш

Гадолиний-галлиевый гранат Gd₃Ga₂(GaO₄)₃-бесцв. кристаллы. Слабо взаимод. с сильными к-тами. Образуется из оксидов Gd и Ga выше 1400 °С. 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 Сr^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°С со скоростью вытягивания 2-4 мм/ч в атмосфере N₂ (98%) и О₂ (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.