A Chalcogenide Glass egy egyedi anyagcsoport, amely jelentős figyelmet kapott a különféle technológiai alkalmazásokban, különösen az infravörös optika területén. A kalcogenid üveg vezető szállítójaként izgatottan örülök annak a szerkezeti jellemzőknek, amelyek ezt az anyagot olyan különlegessé teszik.
Atomösszetétel
A kalkogenid szemüveg elsősorban kalkogén elemekből áll, amelyek magukban foglalják a kén (S), a szelén (SE) és a tellurium (TE). Ezeket az elemeket az jellemzi, hogy képesek kovalens kötéseket képezni, és viszonylag alacsony elektronegativitást mutatnak. A kalkogének mellett a kalkogenid szemüveg gyakran más elemeket is tartalmaz, példáulGermánium, arzén (AS) és antimon (SB). Ezen elemek kombinációja a kalkogenid szemüvegeket adja megkülönböztető tulajdonságaikat.
Például a germánium kulcsfontosságú alkotóeleme sok kalkogenid szemüvegben. Tetraéderes koordinációs környezettel rendelkezik, amely lehetővé teszi, hogy erős kovalens kötéseket képezzen a kalkogénatomokkal. Ez egy háromdimenziós hálózati struktúrát eredményez, amely hozzájárul az üveg mechanikai és hőstabilitásához. A germánium hozzáadása javítja az üveg infravörös átláthatóságát is, így alkalmassá teszi az infravörös képalkotás és érzékelés alkalmazására.
Hálózati felépítés
A kalkogenid üveg szerkezete folyamatos véletlenszerű hálózatként írható le. A kristályos anyagokkal ellentétben, ahol az atomok rendszeres és periodikus mintázatban vannak elrendezve, a kalkogenid üvegben lévő atomok véletlenszerűen vannak összekapcsolva, és rendezetlen hálózatot képeznek. Ez a hálózati struktúra az alkotó atomok közötti kovalens kötés eredménye.
A kalkogenid szemüvegben a kalkogénatomok láncokat vagy gyűrűt képeznek, amelyeket más elemek, például germánium vagy arzén összekapcsolnak. Például egy GE -rendszerben a germánnium atomok keresztként működhetnek a kénláncok között. Ez a kereszt - az összekapcsolás elősegíti a hálózat csatlakoztathatóságának növelését, ami jobb mechanikai tulajdonságokhoz és magasabb üvegátmeneti hőmérséklethez vezet.
A keresztkötés mértéke - a hálózatban történő összekapcsolás az üveg összetételének beállításával szabályozható. A különböző elemek arányának megváltoztatásával testreszabhatjuk a kalkogenid üveg szerkezetét és tulajdonságait, hogy megfeleljenek az alkalmazási követelményeknek. Például, ha a germánium koncentrációjának növelése egy Ge -S üvegben, erősebben kereszt -összekapcsolt hálózathoz vezethet, ami jobb mechanikai szilárdságú és hőstabilitású üveghez vezethet.
Rövid - tartományrendelés
A hálózati struktúra teljes rendellenessége ellenére a kalkogenid szemüveg rövid hatótávolságú sorrendet mutat. Ez azt jelenti, hogy az üvegben lévő atomok viszonylag szabályos mintázatban vannak elrendezve rövid távolságokon. A rövid - tartományi sorrendet elsősorban az atomok helyi kötési környezete határozza meg.
A legtöbb kalkogenid szemüvegben a kalkogénatomok koordinációs száma 2, ami azt jelenti, hogy két másik atomhoz kötődnek. Ennek eredményeként láncok vagy gyűrűk képződnek. A többi elem, például a germánium vagy az arzén, általában magasabb koordinációs számmal rendelkezik (pl. 4 a germániumhoz). A helyi kötési elrendezések jellegzetes szerkezeti motívumokat eredményeznek, mint például a tetraédra (germánium) és a kalkogénatomok láncai vagy gyűrűi.
A kalcogenid szemüvegekben a rövid - hatótávolságú sorrend jelentős hatással van fizikai tulajdonságaira. Például a helyi kötési környezet befolyásolja az atomok rezgési módjait, amelyek viszont befolyásolják az üveg optikai és hőtulajdonságát. A rövid tartományi sorrend szintén szerepet játszik az üveg kémiai reakcióképességében, mivel meghatározza az atomok hozzáférhetőségét a külső reagensekhez.
Közepes tartományrendelés
A rövid - tartományú sorrend mellett a kalkogenid szemüvegek közepes tartományú sorrendet is mutathatnak. A közepes - távolsági sorrend az atomok elrendezésére utal, a rövid - tartományi sorrendnél nagyobb távolságokon, de kisebb, mint a makroszkopikus skála. Ez magában foglalja a helyi szerkezeti motívumok nagyobb méretű struktúrákba történő felépítését.
A kalkogenid szemüvegekben a közepes tartományú sorrend a szerkezeti egységek csoportosulásaként vagy a különböző fokú összeköttetési fokú domének képződéséként nyilvánulhat meg. Ezek a közepes - tartományú szerkezetek mély hatással lehetnek az üveg tulajdonságaira. Például a közepes tartományú sorrend jelenléte befolyásolhatja az üveg optikai homogenitását, mivel ez a törésmutató variációkhoz vezethet kis távolságokon keresztül.
A kalkogenid szemüvegben a közepes hatótávolságú sorrend vizsgálata továbbra is aktív kutatási terület. A közepes -tartományú sorrend természetének és eredetének megértése segíthet abban, hogy tovább optimalizáljuk a kalkogenid szemüveg tulajdonságait a különféle alkalmazásokhoz.
Hibák és rendellenességek
Mint minden szemüveg, a kalkogenid szemüveg hibákat és rendellenességeket tartalmaz a szerkezetükben. A hibákat különféle típusokba lehet sorolni, például ponthibák, vonalhibák és síkhibák. A ponthibák magukban foglalják a megüresedett állások (hiányzó atomok), intersticiók (extra atomok nem rácsos helyzetben) és szennyeződéses atomok.
Ezeknek a hibáknak mind pozitív, mind negatív hatása lehet a kalkogenid szemüveg tulajdonságaira. Egyrészt egyes hibák aktív helyekként működhetnek a kémiai reakciókhoz, vagy módosíthatják az üveg elektronikus tulajdonságait, amelyek hasznosak lehetnek olyan alkalmazásokhoz, mint a fotokonduktivitás és a nemlineáris optika. Másrészt a hibák a fény szórását is okozhatják, ami az üveg optikai átláthatóságának csökkenéséhez vezethet.
A kalkogenid szemüvegben a rendellenesség szintjét olyan tényezők befolyásolhatják, mint például az olvadási és hűtési feltételek az üveggyártás során. Például a gyors hűtés magasabb fokú rendellenességet eredményezhet az üvegszerkezetben. A gyártási folyamat gondos ellenőrzésével minimalizálhatjuk a hibák számát és optimalizálhatjuk a rendellenesség szintjét a kívánt tulajdonságok elérése érdekében.
Összehasonlítás más optikai anyagokkal
Összehasonlítva más optikai anyagokkal, példáulCink -szulfid kristály (ZNS)és13n magas tisztaságú germánium (HPGE - 13N), a kalkogenid szemüvegnek számos egyedi előnye van.
A cink -szulfid kristály egy kút meghatározott atomszerkezetű kristályos anyag. Kiváló infravörös átláthatósággal és mechanikai tulajdonságokkal rendelkezik. A ZNS nagy méretű egykristályok gyártása azonban kihívást jelenthet és drága lehet. Ezzel szemben a kalkogenid szemüveg könnyen előállítható nagy méretű és komplex alakú alkatrészekké hagyományos üveg -formázási technikákkal, például öntés és öntés.
A 13N magas tisztaságú germánium a germánium nagyon tiszta formája, amelyet nagy teljesítményű infravörös detektorokban használnak. Noha kiváló elektronikus és optikai tulajdonságokkal rendelkezik, viszonylag törékeny és nehéz feldolgozni. A kalkogenid szemüveg viszont rugalmasabb a feldolgozás szempontjából, és kompozíciójuk beállításával testreszabható, hogy széles tulajdonságokkal rendelkezzen.
Alkalmazások és a szerkezeti jellemzők szerepe
A kalkogenid szemüvegek egyedi szerkezeti jellemzői sokféle alkalmazásra alkalmassá teszik őket. Az infravörös optikában a nagy infravörös átlátszóság, amely a hálózati szerkezet alacsony vibrációs abszorpciójához kapcsolódik, lehetővé teszi a kalkogenid szemüvegek infravörös lencsékben, ablakokban és optikai szálakban történő felhasználását. A kereszt -összekapcsolt hálózati struktúra által biztosított mechanikai és hőstabilitás lehetővé teszi, hogy ezek az alkatrészek ellenálljanak a szigorú környezeti feltételeknek.
A nemlineáris optikában az üvegszerkezetben a rendellenesség fokozott nemlineáris optikai hatásokhoz vezethet. A rövid - távolság és a közepes távolságrendet úgy lehet megtervezni, hogy szabályozza ezen nemlineáris hatások nagyságát és válaszidejét, így a kalkogenid szemüvegek ígéretes anyagokat tesznek az olyan alkalmazásokhoz, mint az optikai kapcsolás és a frekvencia -átalakítás.
Következtetés
Összegezve, a kalkogenid üveg szerkezeti jellemzői, beleértve az atom összetételét, a hálózati struktúrát, a rövid - tartomány -tartomány sorrendjét, valamint a hibák és rendellenességek jelenlétét, döntő szerepet játszanak annak tulajdonságainak meghatározásában. Ezek a tulajdonságok viszont sokoldalú anyagot tesznek a kalkogenid üvegnek a különféle technológiai alkalmazásokhoz.
A kalkogenid üveg szállítójaként elkötelezettek vagyunk a testreszabott szerkezeti és tulajdonjellemzőkkel rendelkező magas minőségű termékek biztosításában. Függetlenül attól, hogy anyagokat keres az infravörös képalkotáshoz, a nemlineáris optikához vagy más alkalmazásokhoz, a kalkogenid szemüvegeink megfelelhetnek az Ön egyedi igényeinek. Ha érdekli, hogy többet megtudjon a kalcogenid üvegtermékeinkről, vagy szeretne megvitatni a lehetséges alkalmazásokat és az egyéni megoldásokat, kérjük, ne habozzon kapcsolatba lépni velünk a beszerzéshez és a további 洽谈 (Megjegyzés: Itt kell felváltani a megfelelő angol kifejezéseket egy valós világ forgatókönyvében). Bízunk benne, hogy együttműködhetünk Önnel, hogy felfedezzük a chalcogenide üveg teljes potenciálját a projektjeiben.
Referenciák
- Lucovsky, G. "A kalkogenid szemüveg szerkezete és kötése." Journal of Non -Crystarin Solids, 1974, 16 (3): 223 - 242.
- Boolchand, P., et al. "Közepes tartományrendelés a kalkogenid szemüvegekben." Journal of Physics: Condensed Matter, 2002, 14 (22): R669 - R716.
- Sanghera, JS, et al. "A kalkogenid üvegszálak: előzmények, gyártás, tulajdonságok és alkalmazások." Journal of Non -Crystalline Solids, 2001, 288 (1 - 3): 1 - 10.