Jauni caurspīdīgi oksifluorīdu nanokompozītu materiāli optiskiem pielietojumiem (2018.-2021.)

Projekta vadītājs: Dr. Hab. Phys. Uldis Rogulis

Projekta galvenais izpildītājs: Dr. Phys. Andris Antuzevičs

Kopējais finansējums: 300 000 EUR

Izpildes termiņš (gadi): 2018-2021

LZP FLPP Nr. LZP-2018/1-0335

Projekta mērķis ir attīstīt un raksturot ar retzemju joniem aktivētas nanostrukturētas oksifluorīdu stikla keramikas, kuras paredzētas efektīvu luminoforu materiālu iegūšanai. Lai iegūtu vēlamās luminiscences īpašības, kā, piemēram, augstu krāsu atveidošanas indeksu un emisijas kvantu iznākumu, kā arī atkārtojamību, kura nepieciešama praktiskajos pielietojumos, tiek plānota struktūrjutīgo rentgenstaru difrakcijas un elektronu mikroskopijas metožu izmantošana. Lai noteiktu optisko īpašību saistību ar aktivatoru lokālo struktūru, tiks izmantotas mūsdienīgas optiskās un magnētiskās rezonanses spektroskopijas metodes zemajās temperatūrās. Projekta zinātniskās novitātes uzsvars tiek likts uz pētāmo materiālu īpašību kvantitatīvo raksturošanu, kas ļaus virzīties uz caurspīdīgo stikla keramiku izmantošanu industriālos pielietojumos. Iegūtie rezultāti tiks publicēti vismaz 3 starptautiskos žurnālos ar SNIP>1, vienā patenta pieteikumā un sagatavos priekšnoteikumus turpmākajiem lietišķo pētījumu projektu pieteikumiem, ieskaitot ES Apvārsnis programmu. Projekts dos ieguldījumu Latvijas prioritārajā zinātnes virzienā “Tehnoloģijas, materiāli un inženiersistēmas produktu un procesu pievienotās vērtības palielināšanai un kiberdrošībai” un papildinās zināšanu bāzi viedās specializācijas jomā “Viedie materiāli, tehnoloģijas, un inženiersistēmas”, kas veicinās Latvijas zinātnieku konkurētspēju pasaules tirgū.


Projekta īstenošana (laika posms 01.04.2020. – 31.08.2021.)

Laika posma pētījumu rezultāti prezentēti 4 starptautiskās konferencēs, 2 zinātnisku publikāciju, 1 populārzinātniskas publikācijas un 1 Latvijas patenta pieteikuma veidā, kā arī ir novadīts publisks seminārs. Galvenie zinātniskie sasniegumi:

  • Raksturota hroma jonu iebūvēšanās, izmantojot magnētiskās rezonanses (EPR, ENDOR) un rentgenstaru (XPS, XANES) spektroskopijas metodes.

Antuzevics, A., Krieke, G., Ozols, H., Fedotovs, A., Sarakovskis, A., & Kuzmin, A. (2021). Oxidation State and Local Structure of Chromium Ions in LaOCl. Materials, 14(13), 3539. SCOPUS (SNIP – 1.261), Open Access

  • Demonstrēta EPR metodes pielietojamība Er3+ jonu raksturošanai stiklos un stikla keramikā.

Antuzevics, A. (2020). EPR characterization of erbium in glasses and glass ceramics. Low Temperature Physics, 46(12), 1149-1153. SCOPUS, WoSc (SNIP – 0.658)

  • Veikti fotoluminiscences kvantu iznākuma mērījumi aktivētā oksifluorīdu stikla keramikā. Mērījumi ar eiropija joniem aktivētiem stikla un stikla keramikas paraugiem uzrāda kvantu iznākumu virs 50%.
 

Projekta ietekme:

Labums sabiedrībai. Zinātniskā sabiedrība varēs izmantot projektā: izveidoto zināšanu bāzi jaunu materiālu sintēzei; izstrādāto metodiku nanokompozītu materiālu raksturošanai. Zinātniskajā darbā aktīvi tiek iesaistīti studējošie, veicinot viņu personīgo izaugsmi un Latvijas zinātnisko kapacitāti kopumā.

Kādu problēmu projekts nākotnē varētu atrisināt? Paaugstināt oksifluorīdu stikla keramiku materiālu luminiscences efektivitāti, pielietojot optisko un magnētiskās rezonanses pētījumu metožu rezultātus.

Kas šajā projektā ir jauns? Projekta uzsvars ir uz jaunas perspektīvas materiālu klases – oksifluorīdu stikla keramiku luminiscento īpašību kvantitatīviem pētījumiem, lai novērtētu materiālu efektivitāti un īpašību atkārtojamību.


Projekta īstenošana (laika posms 03.09.2018. – 31.03.2020.)

Laika posma pētījumu rezultāti prezentēti 2 starptautiskās konferencēs un 4 zinātnisku publikāciju veidā, kā arī ir novadīts publisks seminārs. Galvenie zinātniskie sasniegumi:

  • Veikts literatūras apkopojums par oksifluorīdu stikla keramiku pētījumiem, kuros izmantota elektronu paramagnētiskās rezonanses spektroskopijas metode.

Antuzevics, A. (2019). EPR in glass ceramics. In Experimental Methods in the Physical Sciences (Vol. 50, pp. 161-190). Academic Press.

  • Prezentēta jauna metode retzemju aktivatoru sadalījuma kvantitatīvai analīzei stikla keramikas nanokompozītu materiālos.

Antuzevics, A., Krieke, G., Pavlovska, E., & Rogulis, U. (2019). Eu3+ ion distribution in oxyfluoride glass nanocomposites. Journal of Non-Crystalline Solids, 522, 119548.

  • Pirmo reizi sintezēta heksagonālo NaErF4 kristālisko fāzi saturoša stikla keramika.

Krieke, G., Antuzevics, A., Springis, M., & Rogulis, U. (2019). Upconversion luminescence in transparent oxyfluoride glass ceramics containing hexagonal NaErF4. Journal of Alloys and Compounds, 798, 326-332.

  • Izskaidrots BaY2F8 kristāla zemo temperatūru pēcspīdēšanas mehānisms.

Antuzevics, A., Fedotovs, A., Berzins, D., Rogulis, U., Auzins, K., Zolotarjovs, A., & Baldochi, S. L. (2020). Recombination luminescence of X-ray induced paramagnetic defects in BaY2F8. Journal of Luminescence, 117216.