Chalkogenidno staklo jedinstvena je klasa materijala koji su privukli značajnu pažnju u različitim tehnološkim primjenama, posebno u području infracrvene optike. Kao vodeći dobavljač stakla halkogenida, uzbuđen sam što ću ući u strukturne značajke koje ovaj materijal čine tako posebnim.
Atomski sastav
Naočale halkogenida prvenstveno se sastoje od elemenata halkogena, koji uključuju sumpor (S), selen (SE) i Tellurium (TE). Ove elemente karakterizira njihova sposobnost formiranja kovalentnih veza i pokazuju relativno nisku elektronegativnost. Pored halkogena, čalkogenidne naočale često sadrže i druge elemente poputGermanijum, Arsen (AS) i Antimon (SB). Kombinacija ovih elemenata daje naočalama halkogenida njihova različita svojstva.
Germanij je, na primjer, ključna komponenta u mnogim čašama halkogenida. Ima tetraedarsko koordinacijsko okruženje, što mu omogućava stvaranje snažnih kovalentnih veza s atomima halkogena. To rezultira u tri dimenzionalnoj mrežnoj strukturi koja doprinosi mehaničkoj i toplinskoj stabilnosti stakla. Dodavanje germanija također povećava infracrvenu transparentnost stakla, što ga čini prikladnim za primjenu u infracrvenom snimanju i senzoru.
Mrežna struktura
Struktura stakla halkogenida može se opisati kao kontinuirana slučajna mreža. Za razliku od kristalnih materijala, gdje su atomi raspoređeni u redovnom i periodičnom uzorku, atomi u staklenom staklu halkogenid su nasumično povezani, tvoreći neurednu mrežu. Ova mrežna struktura rezultat je kovalentne veze između sastavnih atoma.
U čašama halkogenida, atomi halkogena obično tvore lance ili prstenove, koji su tada međusobno povezani drugim elementima poput germanija ili arsena. Na primjer, u GER -S sustavu germanijski atomi mogu djelovati kao unakrsni povezivači između lanaca sumpora. Ovo povezivanje pomaže povećati povezanost mreže, što dovodi do poboljšanih mehaničkih svojstava i veće temperature stakla.
Stupanj unakrsnog povezivanja u mreži može se kontrolirati podešavanjem sastava stakla. Razmišljajući omjer različitih elemenata, možemo prilagoditi strukturu i svojstva stakla halkogenida kako bismo ispunili određene zahtjeve za primjenom. Na primjer, povećanje koncentracije germanija u GE -S staklo može dovesti do više unakrsne povezane mreže, što rezultira staklom s boljom mehaničkom čvrstoćom i toplinskom stabilnošću.
Kratko - Narudžba raspona
Unatoč ukupnom poremećaju u mrežnoj strukturi, naočale halkogenida pokazuju redoslijed kratkog raspona. To znači da su atomi u čaši raspoređeni u relativno pravilnom uzorku na kratkim udaljenostima. Redoslijed kratkog raspona uglavnom se određuje lokalnim okruženjem vezanja atoma.
U većini halkogenidnih naočala atomi halkogena imaju koordinacijski broj 2, što znači da su vezani na dva druga atoma. To rezultira stvaranjem lanca ili prstenova. Ostali elementi, poput germanija ili arsena, obično imaju veći koordinacijski broj (npr. 4 za germanij). Lokalni aranžmani vezanja stvaraju karakteristične strukturne motive, poput tetraedra (za germanij) i lanca ili prstenova atoma halkogena.
Redoslijed kratkog raspona u naočalama halkogenida ima značajan utjecaj na njihova fizička svojstva. Na primjer, lokalno okruženje vezanja utječe na vibracijske načine atoma, koji zauzvrat utječu na staklena optička i toplinska svojstva. Redoslijed kratkog raspona također igra ulogu u staklenoj kemijskoj reaktivnosti, jer određuje pristupačnost atoma vanjskim reaktantima.
Redoslijed srednjeg raspona
Pored kratkih reda, naočale halkogenida također mogu pokazati redoslijed srednjeg raspona. Redoslijed srednjeg raspona odnosi se na raspored atoma na udaljenosti većim od redoslijeda kratkog raspona, ali manji od makroskopske skale. To uključuje organizaciju lokalnih strukturnih motiva u veće strukture razmjera.
U naočalama halkogenida, redoslijed srednjeg raspona može se očitovati kao grupiranje strukturnih jedinica ili stvaranje domena s različitim stupnjevima povezanosti. Ove strukture srednjeg raspona mogu imati dubok učinak na svojstva stakla. Na primjer, prisutnost reda srednjeg raspona može utjecati na optičku homogenost stakla, jer može dovesti do varijacija indeksa loma na malim udaljenostima.
Proučavanje reda srednjeg raspona u naočalama halkogenida još uvijek je aktivno područje istraživanja. Razumijevanje prirode i podrijetla reda srednjeg raspona može nam pomoći daljnjem optimiziranju svojstava naočala halkogenida za različite primjene.
Mane i poremećaj
Kao i sve naočale, naočale halkogenida sadrže oštećenja i poremećaj u svojoj strukturi. Defekti se mogu klasificirati u različite vrste, poput oštećenja točaka, nedostataka retka i ravninskih oštećenja. Poznati oštećenja uključuju slobodna radna mjesta (nedostajući atomi), intersticije (dodatni atomi u položajima bez rešetki) i atome nečistoće.
Ti nedostaci mogu imati i pozitivne i negativne učinke na svojstva naočala halkogenida. S jedne strane, neki nedostaci mogu djelovati kao aktivna mjesta za kemijske reakcije ili mogu izmijeniti elektronička svojstva stakla, što može biti korisno za primjene kao što su fotokonstruktivnost i nelinearna optika. S druge strane, oštećenja također mogu uzrokovati rasipanje svjetlosti, što dovodi do smanjenja optičke prozirnosti stakla.
Na razinu poremećaja u halkogenidnim naočalama mogu utjecati faktori kao što su uvjeti topljenja i hlađenja tijekom izrade stakla. Na primjer, brzo hlađenje može rezultirati većim stupnjem poremećaja u staklenoj strukturi. Pažljivim kontrolom postupka izrade, možemo umanjiti broj oštećenja i optimizirati razinu poremećaja kako bismo postigli željena svojstva.
Usporedba s drugim optičkim materijalima
U usporedbi s drugim optičkim materijalima poputKristal cinkovog sulfida (Zns)i13n germanij visoke čistoće (HPGE - 13N), Naočale za halkogenid imaju nekoliko jedinstvenih prednosti.
Kristal cinkovog sulfida je kristalni materijal s dobro definiranom atomskom strukturom. Ima izvrsnu infracrvenu transparentnost i mehanička svojstva. Međutim, izrada pojedinačnih kristala Zns velikih veličina može biti izazovna i skupa. Suprotno tome, naočale halkogenida mogu se lako proizvesti u velike komponente veličine i složenih oblika pomoću konvencionalnih tehnika formiranja stakla poput oblikovanja i lijevanja.
13N germanij visoke čistoće vrlo je čisti oblik germanija koji se koristi u infracrvenim detektorima visokog performansi. Iako ima vrhunska elektronička i optička svojstva, relativno je krhki i teško obraditi. Naočale halkogenida, s druge strane, fleksibilnije su u pogledu obrade i mogu se prilagoditi širokom rasponu svojstava podešavanjem njihovog sastava.
Primjene i uloga strukturnih značajki
Jedinstvene strukturne značajke naočala halkogenida čine ih pogodnim za širok raspon primjena. U infracrvenoj optici, visoka infracrvena transparentnost, koja je povezana s niskom vibracijskom apsorpcijom mrežne strukture, omogućava da se u infracrvenim lećama, prozorima i optičkim vlaknima koriste halkogenidne naočale. Mehanička i toplinska stabilnost pružena od strane mrežne strukture povezane mrežom omogućava da ove komponente izdrže teške uvjete okoliša.
U nelinearnoj optici, poremećaj u staklenoj strukturi može dovesti do pojačanih nelinearnih optičkih učinaka. Redoslijed kratkog raspona i srednjeg raspona može se konstruirati za kontrolu vremena i vremena odziva ovih nelinearnih učinaka, čineći naočale halkogenida obećavajući materijale za primjene poput optičkog prebacivanja i pretvaranja frekvencije.
Zaključak
Zaključno, strukturne značajke stakla halkogenida, uključujući njegov atomski sastav, mrežnu strukturu, kratki raspon i redoslijed srednjeg raspona i prisutnost oštećenja i poremećaja, igraju ključnu ulogu u određivanju njegovih svojstava. Ova svojstva zauzvrat čine chalkogenidno staklo svestranim materijalom za različite tehnološke primjene.
Kao dobavljač stakla halkogenida posvećeni smo pružanju proizvoda visoke kvalitete s prilagođenim strukturnim i svojstvima. Bez obzira tražite li materijale za infracrveno snimanje, nelinearnu optiku ili druge primjene, naše naočale halkogenida mogu zadovoljiti vaše specifične potrebe. Ako ste zainteresirani da saznate više o našim proizvodima od chalcogenide stakla ili želite razgovarati o potencijalnim aplikacijama i prilagođenim rješenjima, ne ustručavajte se kontaktirati nas za nabavu i dalje 洽谈 (Napomena: ovdje treba zamijeniti odgovarajućim engleskim izrazima u stvarnom svjetskom scenariju). Radujemo se suradnji s vama kako bismo istražili puni potencijal stakla Chalcogenide u vašim projektima.
Reference
- Lucovsky, G. "Struktura i vezivanje u naočalama halkogenida." Časopis za ne -kristalne krute tvari, 1974, 16 (3): 223 - 242.
- Boolchand, P. i sur. "Redoslijed srednjeg raspona u naočalama halkogenida." Časopis za fiziku: Condended Matter, 2002, 14 (22): R669 - R716.
- Sanghera, JS i sur. "Staklena vlakna halkogenida: povijest, izrada, svojstva i primjene." Časopis za ne -kristalne krute tvari, 2001, 288 (1 - 3): 1 - 10.