Stroncio titanatas

stroncio titanatas

Pirkite natūralius brangakmenius mūsų brangakmenių parduotuvėje

Fabulitas stroncio titanatas: unikalus sintetinis brangakmenis

Sintetinis stroncio titanatas yra įspūdinga medžiaga, viena iš keleto titanatų, sukurtų 1940-ųjų pabaigoje ir 1950-ųjų pradžioje. Jis priklausė grupei, kuriai taip pat priklausė bario titanatas ir kalcio titanatas.

Istorija ir raida

Moksliniai tyrimai daugiausia buvo atliekami JAV bendrovėje „National Lead Company“ (vėliau žinomoje kaip „NL Industries“), kuriems pirmiausia vadovavo Leon Merker ir Langtry E. Lynd. 1953 m. vasario 10 d. Merker ir Lynd užpatentavo pradinį auginimo procesą, o per ateinančius ketverius metus jie užpatentavo keletą modifikacijų, įskaitant žaliavinių miltelių koregavimą ir dažančiųjų priemaišų naudojimą.

Augimo procesas

Pageidaujamas sintetinio stroncio titanato auginimo būdas yra Vernėlio (Verneuil) proceso variacija, dar vadinama lydymo liepsnoje metodu. Šiam auginimui naudojamas apverstas deguonies ir vandenilio degiklis, per kurį tiekiami žaliavos milteliai, sumaišyti su deguonimi. Šis procesas dar labiau patobulinamas įvedant trečiąjį vamzdelį, tiekiantį papildomą deguonį – taip gaunamas vadinamasis trikūgis degiklis.

Deguonies svarba

Papildomo deguonies įvedimas yra labai svarbus sėkmingai stroncio titanato sintezei, nes tai užtikrina visišką titano komponento oksidaciją. Reikiamas santykis yra maždaug 1,5 tūrio vandenilio vienam tūriui deguonies.

Žaliavinių miltelių paruošimas

Šiame procese naudojami žaliaviniai milteliai gaminami pirmiausia sukuriant titanilo dvigubą oksalato druską (SrTiO(C2O4)2·2H2O), stroncio chloridui (SrCl2) ir oksalo rūgščiai ((COOH)2·2H2O) reaguojant su titano tetrachloridu (TiCl4). Nuplovus medžiagą, kad būtų pašalintas chloridas, ji kaitinama iki 1000°C temperatūros, kol gaunami birūs granuliuoti milteliai, kurie vėliau sumalami ir persijojami, siekiant išgauti nuo 0,2 iki 0,5 mikrometro dydžio daleles.

Kristalų augimas

Paruošti žaliaviniai milteliai atsargiai beriami per deguonies ir vandenilio liepsną, išsilydo ir krenta ant po ja besisukančio ir lėtai besileidžiančio pjedestalo. Pjedestalo aukštis nuolat reguliuojamas, kad jo viršus išliktų idealioje padėtyje po liepsna. Po kelių valandų išsilydę milteliai atvėsta ir susikristalizuoja į vientisą bulės kristalą, turintį unikalią kriaušės formą su koteliu.

Atkaitinimo procesas

Šis briauniuočio ruošinys (bulė) paprastai siekia iki 2,5 centimetro skersmens bei 10 centimetrų ilgio ir iš pradžių atrodo nepermatomai juodas. Kad taptų bespalvis ir būtų pašalinta bet kokia vidinė įtampa, ruošinys papildomai atkaitinamas oksiduojančioje atmosferoje aukštesnėje nei 1000 °C temperatūroje 12 valandų.

Plonųjų sluoksnių auginimo metodai

Be kristalų auginimo, plonos stroncio titanato (SrTiO3) plėvelės gali būti gaminamos pasitelkiant įvairius pažangius metodus, tokius kaip impulsinis lazerinis nusodinimas, molekulinio pluošto epitaksija, aukšto dažnio (RF) dulkinimas ir atominių sluoksnių nusodinimas. Kiekvienu metodu sukuriamos plonos plėvelės, pasižyminčios skirtinga kristaline kokybe, defektų tankiu ir priemaišų kiekiu. Šie skirtumai reikšmingai veikia medžiagos elektronines ir optines savybes, todėl ji yra universali medžiaga, tinkanti daugybei technologinių pritaikymų.

Stroncio titanatas ir deimantas: geriausias deimanto imitatorius?

Dėl savo kubinės kristalinės struktūros ir didelės dispersijos sintetinis stroncio titanatas iš pradžių buvo laikomas puikiu deimanto imitatoriumi. Maždaug nuo 1955 m. dideli stroncio titanato kiekiai buvo gaminami specialiai deimantams imituoti.

Palyginimas su sintetiniu rutilu

Tuo metu stroncio titanatas konkuravo su sintetiniu rutilu (dažnai vadinamu „titanija“), o pagrindinis stroncio titanato pranašumas buvo tas, kad jis neturėjo rutilui būdingo gelsvo atspalvio ir stipraus dvilūžio. Nors stroncio titanatas buvo minkštesnis už deimantą, optinėmis savybėmis jis buvo daug panašesnis į deimantą, todėl tapo patrauklia alternatyva juvelyriniams dirbiniams.

Naujų imitacijų atsiradimas

Vis dėlto laikui bėgant tiek stroncio titanatą, tiek sintetinį rutilą pranoko naujesni deimantų imitatoriai: pirmiausia itrio aliuminio granatas (YAG), o vėliau – gadolinio galio granatas (GGG). Kai deimantams imituoti buvo pradėtas naudoti fianitas (kubinis cirkonio dioksidas), tai tapo lūžio tašku: jis buvo dar panašesnis į deimantą bei ekonomiškesnis, todėl greitai tapo šios pramonės standartu.

Šiuolaikinis panaudojimas ir kolekcionavimas

Nors stroncio titanatą didžiąja dalimi išstūmė naujesnės medžiagos, jis vis dar gaminamas ir šiandien retkarčiais sutinkamas juvelyriniuose dirbiniuose. Jis išlieka vienu brangiausių deimantų imitatorių, o už didesnius nei 2 karatų (400 mg) egzempliorius kolekcininkai gali sumokėti gerokai brangiau. Kaip imitatorius, stroncio titanatas gali būti ypač klaidinantis, kai yra sumaišomas su smulkiais akmenimis (t. y. mažesniais nei 0,20 karato arba 40 mg) arba kai naudojamas kaip sudėtinio akmens ar dubleto pagrindas, o karūną ar viršutinį sluoksnį sudaro kita medžiaga, pavyzdžiui, sintetinis korundas.

Identifikavimo metodai

Atlikdami mikroskopinį tyrimą, gemologai pagal kelis požymius gali atskirti stroncio titanatą nuo deimanto. Santykinis stroncio titanato minkštumas dažnai matomas iš paviršiaus įbrėžimų, o perteklinę jo dispersiją gali atpažinti įgudusi akis. Be to, akivaizdus požymis yra sintezės proceso likučiai, pavyzdžiui, pavieniai dujų burbuliukai. Dubletus taip pat galima atpažinti pastebėjus sujungimo liniją ties rundistu, kuris yra akmens „juosmuo“, arba aptikus suplotus oro burbuliukus ar klijus, naudotus suklijavimo vietoje.

Stroncio titanatas

Stroncio titanato kietumas pagal Moso skalę

Stroncio titanato kietumas pagal Moso skalę yra nuo 5 iki 6, todėl jis yra žymiai minkštesnis už deimantą, kurio kietumas yra 10.

Reikšmė juvelyriniams dirbiniams

Dėl šios savybės stroncio titanatas yra jautrus įbrėžimams ir nutrynimams, todėl su juo reikia elgtis atsargiai, ypač kai jis įstatomas į reguliariai dėvimus juvelyrinius dirbinius. Jo minkštumas kartu su akinančiomis optinėmis savybėmis daro stroncio titanatą įdomiu pasirinkimu kolekcininkams bei tiems, kurie vertina unikalias ir vintažines brangakmenių alternatyvas.

Istorinė reikšmė

Nors stroncio titanatas nebėra pagrindinis pasirinkimas deimantų imitacijoms, jo istorija, optinės savybės ir retumas suteikia jam ypatingą vietą brangakmenių pasaulyje. Tai puikus XX a. vidurio mokslinio išradingumo pavyzdys, kurio akinantis spindesys ir ryški dispersija ir toliau žavi tuos, kuriems pasisekė su juo susidurti.

Dažniausiai užduodami klausimai (DUK)

1. Kam naudojamas stroncio titanatas?

Stroncio titanatas pirmiausia naudojamas kaip deimanto imitacija juvelyriniuose dirbiniuose, ypač XX amžiaus viduryje. Dėl savo optinių ir elektroninių savybių jis taip pat buvo naudojamas įvairiose technologinėse srityse, pavyzdžiui, plonoms plėvelėms moksliniuose tyrimuose ir technologinėje plėtroje.

2. Kuo stroncio titanatas skiriasi nuo deimanto?

Stroncio titanatas nuo deimanto skiriasi keliais aspektais, įskaitant mažesnį kietumą (5–6 pagal Moso skalę, palyginti su deimanto 10) ir didesnę dispersiją, kuri suteikia jam išskirtinį žaismą („ugnį“). Be to, tai yra sintetinė medžiaga, o deimantai randami gamtoje.

3. Ar stroncio titanatas vis dar naudojamas juvelyriniams dirbiniams šiandien?

Nors jį iš esmės pakeitė kiti deimantų imitatoriai, pavyzdžiui, fianitas (kubinis cirkonio dioksidas), stroncio titanatas šiandien vis dar kartais naudojamas juvelyriniuose dirbiniuose. Jis išlieka populiarus tarp kolekcininkų ir tų, kurie vertina vintažinius bei unikalius brangakmenius.

4. Kaip gemologai gali atpažinti stroncio titanatą?

Gemologai stroncio titanatą gali atpažinti pagal jo minkštumą, paviršiaus nubrozdinimus, didelę dispersiją bei dujų burbuliukus, susidariusius sintezės proceso metu. Be to, dubletus galima atpažinti pagal sujungimo linijas arba burbuliukus suklijavimo vietose.

5. Kokie yra stroncio titanato plonųjų plėvelių auginimo metodai?

Plonas stroncio titanato plėveles galima užauginti naudojant įvairius metodus, įskaitant impulsinį lazerinį nusodinimą, molekulinio pluošto epitaksiją, aukšto dažnio (RF) dulkinimą ir atominio sluoksnio nusodinimą. Šie metodai daro įtaką medžiagos kristalinei kokybei ir savybėms, todėl ji tampa tinkama įvairioms technologinėms reikmėms.