Сотрудники геологического факультета МГУ имени М.В.Ломоносова в соавторстве  с учеными из Университета ИТМО, Физического института им.П.Н.Лебедева РАН, Казанского госуниверситета, Белорусского национального технического университета, Университета Ровира и Вирхилий (Испания), Института Макса Борна (Германия)  и Университета Аджу (Южная Корея) синтезировали и изучили новые многофункциональные кристаллы, на основе которых можно будет создать лазерные установки для медицины и навигации. Результаты работы были опубликованы в журналах Journal of Crystal Growth, Laser Physics Letters, Applied Optics и EPJ Web of Conferences, популярно об исследовании рассказывает пресс-служба МГУ.

Ученые работали поэтапно. В начале исследования они составили краткий обзор исследований по новым многофункциональным кристаллам, выполненным с 1990-х по настоящее время авторами работы. Эти кристаллы обладают структурой хантита — прозрачного белого минерала с формулой CaMg3(CO3)4. В ходе исследования ученые разработали новые оригинальные подходы к синтезу многофункциональных кристаллов.

Затем ученые исследовали условия выращивания многофункциональных кристаллов. Особое внимание было сосредоточено на спектроскопических и лазерных характеристиках монокристаллов гадолиний-алюминиевого бората — соли борной кислоты. Этот борат был активирован ионами эрбия и иттербия, которые используются в безопасных для органов зрения минилазерах ближнего инфракрасного диапазона (длина волны 1,5-1,6 микрометра). Ученые вырастили монокристаллы из многокомпонентных высокотемпературных растворов-расплавов, а после провели спектроскопические и лазерные эксперименты.

На последнем этапе работы ученые вырастили кристаллы самарий-хромового органического бората и провели спектроскопические исследования, измерив их удельную теплоемкость и магнитную восприимчивость. Авторы выявили три фазовых перехода при температурах 7,8 ± 0,5 К, 6,7 ±0,5 К и 4,3 ± 0,2 К и сейчас обсуждают природу этих переходов. Ученые планируют оптимизировать условия выращивания монокристаллов на затравках и детально исследовать их магнитные свойства.

«Научная ценность опубликованных исследований состоит в создании физико-химических основ выращивания и характеризации новых многофункциональных кристаллов для лазерных и магнито-электронных систем нового поколения. На практике в обозримом будущем могут быть использованы кристаллы редкоземельных боратов для лазерных систем ближнего инфракрасного спектрального диапазона. Они будут использоваться в офтальмологии, малогабаритных дальномерах, в беспилотных летательных аппаратах, в системах целеуказания и оптоэлектронного противодействия, в воздушной навигации и для зондирования атмосферы», — цитируются в сообщении пояснения Николая Леонюка, доктора химических наук, профессора кафедры кристаллографии и кристаллохимии геологического факультета МГУ.