بخشی از مقاله
چکیده
بلور آمونیوم بورودیلاکتیت[ - NH4 - + - C6H8BO6 - -] آلائیده با۵/۲% و ۵% مولی هولمیوم از محلول آبی به روش تبخیر آهسته در دمای اتاق رشد داده شده است. بلور رشد یافته توسط طیف تبدیل فوریه فروسرخ - FT-IR - ، طیف رامان - RAMAN - ،پراش پرتو ایکس - XRD - و عبور دهی نوری - UV-Vis - و آنالیزحرارتی افتراقی و توزین - - TGA-DTA مورد بررسی قرار گرفت. طیف تبدیل فوریه، گروه های عاملی موجود در این بلور را آشکار نمود. همچنین نمودار حاصل از پراش پرتو ایکس بلور رشد داده شده، نشان داد که ساختار آن ارتورومبیک است و از بلورینگی خوبی برخوردار می باشد. طیف عبور اپتیکی بلور رشد یافته، بیانگر عبور دهی نوری بالا در ناحیه مرئی می باشد.
مقدمه
بلور آمونیوم بورودیلاکتیت - ABL - یک ماده ی نیمه آلی می باشد. مواد نیمه آلی در مقایسه با مواد معدنی و یا مواد آلی دارای اثر غیرخطی وآستانه ی تخریب بالاتر می باشند. همچنین از ثبات شیمیایی و دمایی و استحکام مکانیکی بالاتری نیز برخوردارند. این دسته از مواد گستردگی پیوند π، حساسیت زاویه ای کم و پهنای شفافیت بیشتری را دارا می باشند. کاربرد این نوع بلورها در حوزه ی اپتوالکترونیک می باشد. در ابزار و ارتباطات نوری، لیزرهای کنترل شونده از راه دور، کامپیوترهای نوری، شاترهای اپتوالکترونیکی و ذخیره سازی اطلاعات نوری مورد استفاده قرار می گیرند]۴-۱.[ در حال حاضر نیاز به موادی در حوضه ی اپتیک غیر خطی، باتولید هارمونیک های دوم و بالاتر بسامدی وجوددارد. بلور آمونیوم بورودیلاکتیت در تولید هارمونیک دوم قابل مقایسه با بلور پتاسیم دی هیدروﮊن فسفات - - KDP می باشد.
البته با توجه به سادگی روش رشد این بلور، امکان دست یابی به این بلور نسبت به بلورهایی که تولید ان ها نیاز به امکانات و فناوری های گران و ویژه ای دارد، می توان بلور حاصل را جایگزین نمود. اغلب مشاهده شده که افزودنی های موجود به مقدارکم، سرعت رشد و ریخت شناسی بلورها را تغییر می دهند. این افزودنی ها که معمولا ناخالصی ها، بازدارنده ها خوانده می شوند یا باجذب در کنج ها، لبه ها یا تریس های وجه بلور در حال رشد مواجه می شوند یا یک لایه رونشستی با وجه رشد کننده، تشکیل می دهند که در حالت اول تغییر در رفتار رشد نتیجه تغییرات در جنبش شناسی حرکت لبه است درحالی که در مورد دوم نتیجه پوشاندن وجه از جایگزینی ماده حل شده می باشد.
رشد بلور آمونیوم بورودیلاکتیت به همراه ۵ و ۵/۲ درصد مولی افزودنی هولمیوم
برای تهیه این بلور، ابتدا مخلوطی از سه ماده ی کربنات آمونیوم، اسید بوریک و اسید لاکتیک را به نسبت های مولی ۴:۲:۱ آماده گردید. ابتدا طبق نسبت های مولی فوق الذکر، مواد توزین شدند. در مرحله ی اول، اسید بوریک به درون بشری حاوی مقدار لازم آب دوبار تقطیر اضافه گردید و با استفاده از یک گرمکن همزن مغناطیسی به مدت یک ساعت به خوبی هم زده شد. برای تسریع در حل شدن اسید بوریک محلول را کمی گرم نمودیم تا تمامی ماده - اسید بوریک - به خوبی حل شود. در مرحله ی بعد، اسید لاکتیک را به محلول اضافه کرده و سر انجام کربنات آمونیوم اضافه گردید. لازم به ذکر است که در تمامی مدت آماده شدن محلول، دمای آن نباید بیشتر از ۰۶ درجه ی سانتیگراد شود زیرا ماده ی مورد نظر در دمای بالاتر از آن تجزیه می گردد.
پس از این که محلول شفافی حاصل شد، آن را به داخل ظرف دهان گشادی منتقل کرده و در آن را به کمک یک سلفون پوشانده و تعداد زیادی روزنه جهت تبخیر سطحی در آن ایجاد نمودیم. محلول در دمای اتاق و در زیر هود قرار داده شد تا آرام آرام سنتز گردد. این فرآیند حدود پانزده روز به طول انجامید. سپس از ماده ی سنتز شده محلول اشباع تولید کرده و افزودنی نیترات هولمیوم را با ۵/۲و۵ درصد مولی به آن اضافه نمودیم.
آنگاه آن را با استفاده از کاغذ واتمن فیلتر نموده و به داخل ظرف دهان گشادی منتقل کردیم. در ظرف را به کمک یک سلفون پوشانده و تنها تعداد اندکی روزنه جهت تبخیر سطحی در آن ایجاد نمودیم. محلول در دمای اتاق و در محلی عاری از گردو غبار - زیر هود - قرار داده شد تا از طریق تبخیر سطحی آهسته حلال، فرایند رشد بلور انجام گیرد. پس از طی زمان حدود یک ماه، بلور هایی به ابعاد mm3 ۲۱×۲۲×۰۲ رشد نمودند. شکل ۱ این بلور را نشان می دهد.
آنالیز طیف تبدیل فوریه فروسرخ - FT-IR -
برای انجام این آزمایش ابتدا قطعه ای از بلور رشد یافته را به صورت پودر در آورده، با کمی پودر KBr مخلوط کرده، داخل جا نمونه ای ریخته، سپس تحت فشار به قرص تبدیل نموده، آن گاه داخل دستگاه قرار می گیرد. برای این آزمایش از دستگاه FTIR مدل JASCO Corp. FT/IR-410 استفاده شده است. شکل ۲ طیف FTIR حاصل از بلور رشد یافته را نشان می دهد. به منظور مقایسه، طیف FTIR مربوط به بلور آمونیوم بورودیلاکتیت خالص ] - ABL - ۵[ نیز نشان داده شده است. در این روش بسامد هایی از اشعه ی فروسرخ که با بسامد های ارتعاشی طبیعی مولکول مورد نظر تطبیق کند، مانند بسامد های ارتعاشی کششی، بسامد های ارتعاشی خمشی و پیوندهای کووالانسی اکثر مولکول ها، جذب می گردد.
همانطور که مشاهده می شود، الگوی FTIR هر سه نمونه مشابه یکدیگر می باشد. در این طیف جذب برای عامل آمینی از نوع کششی در۰۰۵۳-۰۰۱۳cm-1 پدیدار می گردد. در cm-1۳۲۳۲ جذب صورت گرفته نیز به علت وجود این عامل می باشد. جذب مشاهده شده در cm-1 ۸۱۷ و cm-1 ۸۲۸ ناشی از بسامد کششی خارج از صفحه ای C-H می باشند. جذب در ناحیه ی cm-1۴۴۱۱ بسامد کششی درون صفحه ای C-H ناشی می شود و جذب پیوند C-C خود را در cm-1۵۲۳۱ به نمایش گذاشته است. در cm-1۶۸۹۲ جذب بسامد کششی C-H هویدا گشته و جذب کششی C=O درcm-1 ۵۲۷۱ مشاهده می شود. همچنین جذب در cm-1 ۳۳۴ و cm-1 ۹۴۵ به ترتیب ناشی از ارتعاش های بسامد خمشی خارج و داخل صفحه ای C=O می باشند.
طیف رامان - - RAMAN
آنالیز نمونه های مورد نظر با دستگاه RIGAKU - 1064nm - انجام شده است. طیف رامان، ساختارهای مولکولی موجود در این بلور را آشکار نمود.باتوجه به شکل مشاهده می شودکه الگوی رامان هرسه نمونه یکسان است تنها شدت دربرخی قله ها با افزایش ناخالصی افزایش یافته است. Å۸۷۵۵/۸c= است. همچنین با توجه به قله های موجود می توان به بلورینگی خوب آن پی برد.
آنالیز طیف مرئی- فرابنفش
در این طیف سنجی، انتقالات بین ترازهای انرﮊی الکترونی اتم ها یا مولکول ها، که منجر به جذب تابش الکترومغناطیسی در ناحیه ی فرا بنفش و مرئی می شود، مورد بررسی قرار می گیرد. در واقع این انتقالات از اربیتال های اشغال شده، به اربیتال های خالی بالاتر - π* و - σ* که دارای ترازهای انرﮊی بالاتری هستند، صورت می پذیرد]۶.[ برای انجام این آزمایش تیغه ای نازک به ضخامت cm ۵/۱ از بلورمورد نظر تهیه کرده، آن را در دستگاه مدل ASCLL PEDS 1.60 قرار می دهیم. عبور دهی نوری بلور در شکل۵ نشان داده شده است.
