بخشی از مقاله
چکیده
بلور - NH4 - H2 PO4 یا - ADP - خالص و همراه با افزودنی تیوره از محلول آبی در دماي پایین رشد داده شد. بلور هاي رشد یافته با استفاده از طیف تبدیل فوریه فرو سرخ - FTIR - ، سونش شیمیایی و سختی سنجی ویکرز بررسی گردید. طیف FTIR گروه هاي عاملی موجود در بلورها را آشکار کرد. بلور همراه با تیوره عبوردهی بیشتري در مقایسه با بلور خالص از خود نشان داد. همچنین مشاهده گردید که سختی بلورADP با افزودنی تیوره از بلور ADP خالص کمتر می باشد.
مقدمه
دي هیدروژن فسفات، - ADP - - NH4 - H2 PO4 به خاطر خواص پیزوالکتریک مورد توجه می باشد .[1] این بلور از خاصیت اپتیک غیر خطی و الکترواپتیکی برخوردار است که سبب استفاده از آن در تکفام سازهاي اشعه ایکس می باشد .[2] این بلور از جمله رایج ترین بلورها در زمینه مطالعات اپتیک غیر خطی و الکترواپتیک می باشد. این ماده در حلالهایی نظیر آب و اتانول قابل حل شدن است و داراي ضریب حلالیت مثبت می باشد. این بلور یک بلور دوشکستی و تک محوري است و علاوه برخواص الکترواپتیکی داراي خاصیت پیزوالکتریک می باشد، به همین سبب این بلور توسط روش رشد از محلول در دماي پایین تهیه می شود.ADP داراي ساختار تتراگونال با ثابت هاي شبکه a = b = 7. 510Å و c = 7.564Å می باشد.
[3] تحقیقات نشان داده است که تلقیح مقدار اندکی از تیوره در ADP سبب تغییرات چشمگیري در خواص آن می گردد به عنوان مثال، بازده تولید هارمونیک دوم ADP همراه با تیوره سه برابر ADP خالص است .[4] همچنین، ثابت هاي شبکه بلور همراه با تیوره از بلور خالص به میزان قابل توجهی بزرگتر است.[5] همچنین مشاهده شد افزودنی تیوره سرعت رشد را در جهت [001] افزایش و در جهت [100] کاهش می دهد.
[6] در تحقیق حاضر بلور ADP خالص و همراه با افزودنی تیوره از محلول رشد داده شد. بلورهاي رشد یافته تحت آزمایش هاي طیف سنجی تبدیل فوریه فروسرخ - FTIR - ، سختی سنجی ویکرز، عبور دهی اپتیکی و سونش شیمیایی قرار گرفت. بنابر اطلاع مولفین، پیش از این، مطالعات مقایسه اي بین اندازه گیري هاي سختی سنجی و نیز بررسی کیفیت سطح به کمک سونش شیمیایی بلور ADP خالص و نمونه آلائیده شده توسط تیوره انجام نپذیرفته است.
انجام آزمایش
مقدار 30 گرم پودر ADP را در 100 میلی لیتر آب دیونیزه در دماي اتاق به صورت محلول در آورده و براي حصول بلور دانه هاي اولیه آماده می کنیم. منحنی حلالیت از رابطه زیر بدست می آید : [6] C = - 16 .73- 0.35 - +[ - 0 .484 -0.012 - t +0.18 ] محلول تهیه شده را با استفاده از کاغذ واتمن فیلتر نمودیم تا ریزبلور هاي موجود در محلول از آن خارج شوند. آنگاه ظرف حاوي محلول فیلتر شده در مکانی عاري از گرد و غبار قرار داده شد و سطح آن توسط سلفونی که سوراخ هایی جهت تبخیر سطحی در آن ایجاد شده بود پوشانده گردید.
پس از گذشت 4 روز بلور هاي کوچکی رشد نمودند که از میان آن ها، بلوردانه ي شفافی انتخاب و درون محلول از قبل آماده شده ADP معلق گردید. به همین شیوه، به منظور رشد بلور ADP آلائیده شده توسط تیوره، محلول ADP به همراه افزودنی تیوره به میزان 2 درصد مولی در دماي اتاق تهیه و جهت رشد خود به خودي مورد استفاده قرار گرفت. بلور هاي رشد یافته در شکل زیر نشان داده شده است. همانگونه که مشاهده می شود، این بلورها از شفافیت خوبی برخوردار می باشند.
نتایج و بحث
آنالیز : FT-IR
در این مرحله قطعه اي از بلور را به صورت پودر در آورده و با مقداري پودر KBr مخلوط و به قرص تبدیل کردیم و درون دستگاه قرار دادیم. در طیف حاصل - شکل - 2، قله مشاهده شده در 2306 cm-1 به علت پیوند ترکیبی ارتعاشات حاصل از 2 قله ي 1103 cm-1 و 1288cm-1 است و قله مشاهده شده در 3250 cm -1 حاصل از ارتعاشات کششی N-H است. قله مشهود در1103 cm-1 و 918 cm-1 به دلیل ارتعاشات P- O -H بوده و قله واقع در547 cm-1 هم مربوط به ارتعاشا ت PO4-3 می باشد.
سختی سنجی ویکرز:
با استفاده از دستگاه Microhardness Buhler، میزان سختی بلورهاي رشد داده شده روي صفحه <001> اندازه گیري شد. نمودار زیر مقایسه بین سختی دو بلور را نشان می دهد. همانگونه که مشاهده می شود سختی بلور ADP با افزودن تیوره کاهش پیدا می کند که کم شدن ثابت شبکه همراه با کاهش باند انرژي را می توان از دلایل آن دانست.[6]
طیف عبور اپتیکی :
طیف عبوري نمونه با افزودنی تیوره با استفاده از دستگاه Shimadzu UV- Visible Spectrophotometer در محدوده ي 400 تا 1100 نانو متر تهیه گردید. شکل 4 نمودار این طیف را نشان می دهد که در ناحیه ي مزبور عبور دهی خوب نسبتا یکنواختی را نشان می دهد. همین ویژگی توسط Li و دیگران نیز گزارش شده است.[7]
اثر سونش شیمیایی : - Chemical Etching -
این عمل براي سنجش کیفیت سطح بلور و بررسی معایب آن بکار می رود. در این جا بلور دانه هاي شفاف را به مدت 3 دقیقه در محلول هاي ذکر شده در زیر قرار داده و با میکروسکوپ سطح آن را با حالت قبل از پرداخت مقایسه می کنیم. در تصاویر شکل 5، نتیجه ي پرداخت به صورت لکه هاي ابر گونه و یا خراشیدگی و اثرات پله اي مشاهده می شود. این آثار نشاندهنده تاثیر پذیري سطح به علت حضور افزودنی می تواند باشد.
نتیجه گیري
بلور آمونیوم دي هیدروژن فسفات خالص و همراه با افزودنی تیوره به روش رشد از محلول رشد داده شد. طیف FTIR بلورهاي رشد وجود گروه هاي عاملی را در آن ها آشکارنمود. مقایسه مقدار سختی دو بلور نشان داد که بلور آلائیده از سختی کمتري برخوردار می باشد. بلور همراه با تیوره عبوردهی بیشتري در مقایسه با بلور خالص از خود نشان داد. همچنین سطح بلور آلائیده با استفاده از پرداختگر هاي مختلف پرداخت گردید که نتیجه آن به صورت خراشیدگی و اثرات هاله اي مشاهده گردید .
