Санкт-Петербургский горный университет, Санкт-Петербург, Россия:

К. Г. Карапетян, заведующий кафедрой общей химии, докт. техн. наук, доцент, эл. почта: karapetyan_kg@pers.spmi.ru
О. В. Денисова, доцент кафедры электронных систем, канд. хим. наук, доцент, эл. почта: denisova_ov@pers.spmi.ru

Редкоземельный элемент неодим используют как легирующую добавку при получении различных сплавов, в качестве основы сверхмощных магнитов и в криотехнике. Отдельная область применения оксида неодима — изготовление неорганических стекол, которые, обладая большой величиной квантового выхода люминесценции, стали основой для производства мощных оптических квантовых генераторов. Фторфосфатные стекла имеют сложный состав, обладают особыми физико-химическими свойствами, спектральными характеристиками, отличаются специфичными процессами формирования матрицы стекла при введении модификаторов или стеклообразователей. На данный момент данные о структуре фторфосфатных стекол недостаточно полные. Поэтому дальнейшие исследования структурных особенностей псевдобинарной стеклообразной системы на основе Ba(PO3)2 и фторалюмината усовита вполне актуальны. В качестве активатора в состав стекол в процессе синтеза были введены микродобавки оксида неодима. Такие стекла можно использовать как активные среды лазеров. Изучены спектры поглощения и люминесценции образцов стекла, содержащего добавки неодима. Показано, что фторфосфатные стекла являются структурно-неоднородными системами, в них присутствуют два характерных вида координационного окружения активатора. Введение фторидов в состав стекла на основе Ba(PO₃)₂ приводит к сегрегации ионов неодима в фосфатной части матрицы стекла. Получены образцы оптического стекла, устойчивые к кристаллизации. Предложены оптимальные составы фторфосфатных стекол, активи рованных неодимом, в которых сохраняются преимущества фосфатных стеклообразных систем, а явление затухания люминесценции неодима не оказывает существенного влияния на технические характеристики стекла.

1. Пономарева М. А., Черемисина О. В., Машукова Ю. А., Лукьянцева Е. С. Повышение эффективности извлечения РЗМ из технологических растворов в процессе переработки апатитового сырья // Записки Горного института. 2021. Т. 252. С. 917–926. DOI: 10.31897/PMI .2021.6.13.
2. Черемисина О. В., Черемисина Е., Пономарева М. А., Федоров А. Т. Сорбция координационных соединений редкоземельных элементов // Записки Горного института. 2020. Т. 244. С. 474–481. DOI: 10.31897/ PMI.2020.4.10.
3. Kosov Y. I., Bazhin V. Y., Kopylova T. N. Effect of the technological parameters of the aluminothermic reduction of erbium oxide in chloride–fluoride melts on the transition of erbium to a master alloy // Russian Metallurgy (Metally). 2019. Vol. 2019, Iss. 9. P. 856–862. DOI: 10.1134/S0036029519090040.
4. Milyuts V. G., Tsukanov V. V., Pryakhin E. I., Nikitina L. B. Development of manufacturing technology for high-strength hull steel reducing production cycle and providing high-quality sheets // Journal of Mining Institute. 2019. Vol. 239. P. 536–543. DOI: 10.31897/PMI.2019.5.536.
5. Beloglazov I. I., Savchenkov S. A., Bazhin V. Y., Kawalla R. Synthesis of Mg – Zn – Nd master alloy in metallothermic reduction of neodymium from fluoride–chloride melt // Crystals. 2020. Vol. 10. P. 985. DOI: 10.3390/cryst10110985.
6. Savchenkov S. A., Bazhin V. Y., Brichkin V. N., Kosov Y. I., Ugolkov V. L. Production Features of Magnesium-Neodymium Master Alloy Synthesis // Metallurgist. 2019. Vol. 63. P. 394–402. DOI: 10.1007/s11015-019-00835-6.
7. Kabanov V. O., Karapetyan G. O., Rusan V. V. Structural role of GeO₂ in sodium germanat phosphate glasses // Physics and chemistry of glass. 1991. Vol. 17, Iss. 4. P. 557–562.

8. Pashkevich M. A., Petrova T. A. Development of an operational environmental monitoring system for hazardous industrial facilities of Gazprom Dobycha Urengoy // Journal of Physics: Conference Series. 2019. No. 1384. P. 1–7. DOI: 10.1088/1742-6596/1384/1/012040.
9. Sobianina D. O., Kogan V. E. Zgonnik P. V., Shakhparonova T. S., Suvorova Z. V. The physicochemical bases of oil and oil products absorption by glassy sorbents // Rasayan Journal of Chemistry. 2021. No 14. P. 2006–2016. DOI: 10.12912/27197050/133331.
10. Kogan V. E., Shakhparonova T. S. Chemistry as a basis for solving environmental issues // Journal of Mining Institute. 2017. Vol. 224. P. 223–228. DOI: 10.18454/PMI.2017.2.223.
11. Napsikov V. V., Kogan V. E. Non-crystalline mineral fertilizers and their industrial production // Journal of Mining Institute. 2005. Vol. 165. P. 123–127.
12. Пат. 2248255 РФ. Биопрепарат Биава для рекультивации почв. Способ его получения / Лимбах И. Ю., Карапетян Г. О., Карапетян К. Г., Новикова И. И., Бойкова И. В. ; заявл. 05.09.2003 ; опубл. 20.03.2005, Бюл. № 8.
13. Bogdanov O. A., Perevislov S. N., Kolobkova E. V. Thermomechanical Properties and Structure of Fluorophosphate Glasses Activated with Nd³⁺ at Different Concentrations of Ba(PO₃)₂ // Glass Physics and Chemistry. 2021. Vol. 47, No. 4. P. 334–339. DOI: 10.1134/S1087659621040052.
14. Bogdanov O., Kolobkova E. The impact of the lead on the physicochemical and optical properties of the fluorophosphate glasses doped by Nd³⁺ ions // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020. Vol. 848. 012010. DOI: 10.1088/1757-899X/848/1/012010.
15. ElBatal F. H., Azooz M. A., EzzElDin F. M., ElBatal H. A., Hamdy Y. M. Effect of melting condition on optical, FTIR and E.S.R properties of irradiated fluorophosphate glasses containing vanadium ions // Journal of Materials Science: Materials in Electronics. 2021. Vol. 32. P. 8418–8428. DOI: 10.1007/s10854-021-05450-3.
16. Murthy M. K. Phosphate-halide systems: сonstitution of NaPO₃ – NaF glasses // J. Amer. Ceram. Soc. 1963. Vol. 46. P. 530–535.
17. Петровский Г. Т., Галант В. Е., Урусовская Л. Н. Развитие работ в области фторфосфатных стеклообразных систем // Доклады академии наук СССР. 1981. Т. 257, № 2. С. 374–377.
18. Bessmertnyi V. S. Evaluation of the competitiveness of wall building materials with glassy protective-decorative coatings obtained by plasma fusing // Glass and Ceramics. 2015. Vol. 72, Iss. 1–2. P. 41–46. DOI: 10.1007/s10717-015-9719-1.
19. Kogan V. E., Zgonnik P. V., Kovina D. O., Chernyaev V. A. Foam Glassy and polymer materials: effective oil sorbents // Glass and Ceramics. 2014. Vol. 10, Iss. 11-12. P. 425–428. DOI: 10.1007/s10717-014-9594-1.
20. Yatsenko E. A., Gol'tsman B. M., Yatsenko L. A., Karandashova N. S., Smolii V. A. Application of computer technologies for modeling the process of formation of the porous structure of foamed glass // Glass and Ceramics. 2017. Vol. 74, Iss. 7-8. P. 267–269. DOI: 10.1007/s10717-017-9976-2.
21. Yatsenko E. A. Effect of P₂O₅ addition on Li₂TiO₃ crystallization with opacification of white single-layer glass enamel coatings // Glass and Ceramics. 2011. Vol. 67, Iss. 11-12. P. 390–392. DOI: 10.1007/s10717-011-9307-y.
22. Kolobkova E. V., Kuznetsova M. S., Nikonorov N. V. Perovskite CsPbX3 (X=Cl, Br, I) Nanocrystals in fluorophosphate glasses // Journal of Non-Crystalline Solids. 2021. Vol. 563. 120811. DOI: 10.1016/j.jnoncrysol.2021.120811.
23. Kolobkova E. V., Alkhlef A., Kuzmenko N., Khodasevich I. A., Grabtchikov A. NIR and visible luminescence of Er³⁺/Yb³⁺ co-doped fluorophosphate glasses with small additives of phosphates // Journal of Luminescence. 2021. Vol. 235. 118033. DOI: 10.1016/j.jlumin.2021.118033.
24. Zhou R., Calahoo C., Ding Y., Romao C. P., Wondraczek L. Structural Origin of the Optical Properties of Ag-Doped Fluorophosphate and Sulfophosphate Glasses // Journal of Physical Chemistry B. 2021. Vol. 125, Iss. 2. P. 637–656. DOI: 10.1021/acs.jpcb.0c09375.
25. Kolobkova E. V., Alkhlef A., Yasyukevich A. S. The influence of phosphate concentration on the spectral properties of thulium Ions in Fluorophosphate glasses // Optics and Spectroscopy. 2020. Vol. 128. P. 2015–2021. DOI: 10.1134/S0030400X20120930.
26. Abo-Mosallam H. A., Mahdy E. A. Synthesis and characterization of sodium calcium fluorophosphate glasses containing MoO₃ for potential use in sealing applications // Journal of Non-Crystalline Solids. 2020. Vol. 546. 120279. DOI: 10.1016/j.jnoncrysol. 2020.120279.
27. Bellanger B., Ledemi Y., Messaddeq Y. Fluorophosphate glasses with high terbium content for Magneto-optical Applications // Journal of Physical Chemistry C. 2020. Vol. 124, Iss. 9. P. 5353– 5362. DOI: 10.1021/acs.jpcc.9b11696.
28. Ji Y., Xiao Y. B., Wang W. C., Huang S. J., Zhang Q. Y. The structure and properties of Nd3+-doped fluoro-sulfo-phosphate glasses under different melt conditions // Journal of Non-Crystalline Solids. 2020. Vol. 531. 119839. DOI: 10.1016/j.jnoncrysol.2019.119839.
29. Möncke D., Eckert H. Review on the structural analysis of fluoride-phosphate and fluoro-phosphate glasses // Journal of Non-Crystalline Solids: X. 2019. Vol. 3. 100026. DOI: 10.1016/j.nocx.2019.100026.
30. De Castro T., Fares H., Khalil A. A., Cardinal T., Canioni L. Femtosecond laser micro-patterning of optical properties and functionalities in novel photosensitive silver-containing fluorophosphate glasses // Journal of Non-Crystalline Solids. 2019. Vol. 517. P. 51–56. DOI: 10.1016/j.jnoncrysol.2019.04.012.
31. Neelima G., Venkata Krishnaiah K., Ravi N., Tyagarajan K., Jayachandra Prasad T. Investigation of optical and spectroscopic properties of neodymium doped oxyfluoro-titania-phosphate glasses for laser applications // Scripta Materialia. 2019. Vol. 162. P. 246–250. DOI: 10.1016/j.scriptamat.2018.11.018.
32. Sreedhar V. B., Venkata Krishnaiah K., Nayab Rasool S. K., Venkatramu V., Jayasankar C. K. Raman and photolumine scence studies of europium doped zinc-fluorophosphate glasses for photonic applications // Journal of Non-Crystalline Solids. 2019. Vol. 505. P. 115–121. DOI: 10.1016/j.jnoncrysol.2018.10.035.
33. Dmitriuk A. V., Karapetyan G. O., Maksimov L. V. The phenomenon of activator segregation and its spectroscopic consequences // Journal of Applied Spectroscopy. 1975. Vol. XXII, Iss. 1. P. 153–182. DOI: 10.1007/BF00613406.
34. Dmitriuk A. V., Karapetyan G. O., Maksimov L. V. Effect of activator segregation on energy transfer in glasses // Journal of Applied Spectroscopy. 1973. Vol. XVIII, Iss. 5. P. 869–872.
35. Romero J. J., Jaque D., Garcia-Sole U., Caldino G. Concentration effect on the up-conversion luminescence of neodymium activated calcium gallium germanium garnet crystal // Journal of Alloys and Compounds. 2001. Vol. 323-324. P. 312–314. DOI: 10.1016/S0925-8388(01)01076-3.