Nuo 1926-ųjų metų, kai pirmą kartą buvo ištirta preliminari natūralių silikatinių mineralų, turinčių kubinę kristalinę gardelę, struktūra, granatų šeimai priskiriami junginiai tapo viena labiausiai tyrinėjamų medžiagų grupių. Granatai, kuriuose yra pereinamųjų metalų bei retųjų žemių metalų, pasižymi ypatingu technologiniu pritaikymu. Kaip šviečiančios medžiagos jie naudojami kietafaziuose lazeriuose, televizorių ekranuose ar dioduose. Europiu arba chromu legiruoti junginiai galėtų būti pritaikyti optiniam vaizdavimui medicinoje, kas iki šiol nebuvo daryta. Galimybė pagerinti granatų optines ir mechanines savybes bei naujos pritaikymo sritys suteikia stiprią motyvaciją tyrinėjimams. Pagrindinis disertacijos tikslas buvo naujų mišrių metalų granatų sintezė bei jų optinių savybių tyrimas. Taip pat siekta ištirti europį supančios aplinkos įtaką jo liuminescencinėms savybėms tiek milteliuose, tiek kristaluose. Milteliai buvo sintetinti zolių-gelių arba kietafazės reakcijos metodu. Kristalai auginti keliaujančio lydalo slankioje zonoje būdu. Medžiagų faziniai virsmai tirti Rentgeno spindulių difrakcijos metodu. Neutronų difrakcijos duomenys bei Rietveldo tikslinimas buvo panaudoti granatų struktūrinei analizei. Junginių optinės savybės įvertintos išmatavus atspindžio, sužadinimo ir emisijos spektrus. / Since 1926 when the preliminary structure of natural silicate minerals having cubic structure was determined, the family of garnets became one of the most extensively studied group of compounds. Garnets containing transition metals and rare-earths carry many important technological uses as magnetic materials, as phosphor materials employed in solid state lasers, television screens and light-emitting diodes, as computer memories, as near UV and near IR radiation up/down-converting compounds in Si solar cells and in other devices as microwave optical elements. The europium or chromium doped garnets also could be applied in the new field as optical imaging. The improvements in mechanical and optical properties, the new areas of applications provide a strong motivation for studying garnets in general. To synthesize and to characterize new mixed-metal garnets was the main aim of the present thesis. The investigation of the dependence of europium optical properties on the local environment in different garnets was also in the field of interest. Therefore, powders of the new mixed-metal garnets were synthesized by sol-gel route, while traveling solvent floating zone method was used for crystal growth. X-ray diffraction was used for phase identification. The neutrons diffractions and Rietveld refinement gave information of the crystal structure. Finally, reflection, excitation and emission spectra were recorded for the investigation of the optical properties.

Since 1926 when the preliminary structure of natural silicate minerals having cubic structure was determined, the family of garnets became one of the most extensively studied group of compounds. Garnets containing transition metals and rare-earths carry many important technological uses as magnetic materials, as phosphor materials employed in solid state lasers, television screens and light-emitting diodes, as computer memories, as near UV and near IR radiation up/down-converting compounds in Si solar cells and in other devices as microwave optical elements. The europium or chromium doped garnets also could be applied in the new field as optical imaging. The improvements in mechanical and optical properties, the new areas of applications provide a strong motivation for studying garnets in general. To synthesize and to characterize new mixed-metal garnets was the main aim of the present thesis. The investigation of the dependence of europium optical properties on the local environment in different garnets was also in the field of interest. Therefore, powders of the new mixed-metal garnets were synthesized by sol-gel route, while traveling solvent floating zone method was used for crystal growth. X-ray diffraction was used for phase identification. The neutrons diffractions and Rietveld refinement gave information of the crystal structure. Finally, reflection, excitation and emission spectra were recorded for the investigation of the optical properties. / Nuo 1926-ųjų metų, kai pirmą kartą buvo ištirta preliminari natūralių silikatinių mineralų, turinčių kubinę kristalinę gardelę, struktūra, granatų šeimai priskiriami junginiai tapo viena labiausiai tyrinėjamų medžiagų grupių. Granatai, kuriuose yra pereinamųjų metalų bei retųjų žemių metalų, pasižymi ypatingu technologiniu pritaikymu. Kaip šviečiančios medžiagos jie naudojami kietafaziuose lazeriuose, televizorių ekranuose ar dioduose. Europiu arba chromu legiruoti junginiai galėtų būti pritaikyti optiniam vaizdavimui medicinoje, kas iki šiol nebuvo daryta. Galimybė pagerinti granatų optines ir mechanines savybes bei naujos pritaikymo sritys suteikia stiprią motyvaciją tyrinėjimams. Pagrindinis disertacijos tikslas buvo naujų mišrių metalų granatų sintezė bei jų optinių savybių tyrimas. Taip pat siekta ištirti europį supančios aplinkos įtaką jo liuminescencinėms savybėms tiek milteliuose, tiek kristaluose. Milteliai buvo sintetinti zolių-gelių arba kietafazės reakcijos metodu. Kristalai auginti keliaujančio lydalo slankioje zonoje būdu. Medžiagų faziniai virsmai tirti Rentgeno spindulių difrakcijos metodu. Neutronų difrakcijos duomenys bei Rietveldo tikslinimas buvo panaudoti granatų struktūrinei analizei. Junginių optinės savybės įvertintos išmatavus atspindžio, sužadinimo ir emisijos spektrus.

The development and application of advanced materials is a very important task of today's information society. Garnet crystal structure compounds because of their specific physical and chemical properties are widely used in information technology, manufacturing of solid-state lasers and optical equipments, medical equipments and many other areas. Therefore, these materials because of their unique properties and characteristics are of high interest so far. For the first time Ce-Al-O, Pr-Al-O, Nd-Al-O, Tb-Al-O, Dy-Al-O, Ho-Al-O, Er-Al-O, Tm-Al-O, Yb-Al-O, Lu-Al-O, Y(Nd)-Al-O and Y(Sm)-Al-O acetate-nitrate-glycolate gels have been synthesized using environmentally friendly, economical and simple aqueous sol-gel method. They were used as starting materials for the synthesis of appropriate lanthanide aluminium garnets. The results of X-ray difraction analysis have indicated that single-phase terbium aluminium garnet (Tb3Al5O12), dysprosium aluminium garnet (Dy3Al5O12), holmium aluminium garnet (Ho3Al5O12), erbium aluminium garnet (Er3Al5O12), thulium aluminium garnet (Tm3Al5O12), ytterbium aluminium garnet (Yb3Al5O12) and lutetium aluminium garnet (Lu3Al5O12) have been synthesized by annealing Tb-Al-O, Dy-Al-O, Ho-Al-O, Er-Al-O, Tm-Al-O, Yb-Al-O and Lu-Al-O precursor gels for 10 hours at 1000 °C, respectively. For the first time these garnet structure compounds were synthesized using sol-gel method. Moreover, these lanthanide aluminium garnets were synthesized at relatively low... [to full text] / Pažangių medžiagų bei technologijų kūrimas ir taikymas - tai labai svarbus šiandieninės informacinės visuomenės uždavinys. Granato kristalinės struktūros medžiagos, pasižymėdamos ypatingomis fizikinėmis bei cheminėmis savybėmis, yra plačiai naudojamos informacinių technologijų, kietafazių lazerių, optikos įrenginių gamybose, medicinos įrangose, bei daugelyje kitų sričių. Todėl jos dėl savo unikalių savybių ir plačiai tebetyrinėjamos iki šiol. Šiame darbe pirmą kartą buvo susintetinti Ce-Al-O, Pr-Al-O, Nd-Al-O, Tb-Al-O, Dy-Al-O, Ho-Al-O, Er-Al-O, Tm-Al-O, Yb-Al-O, Lu-Al-O, Y(Nd)-Al-O ir Y(Sm)-Al-O acetatiniai-nitratiniai-glikoliatiniai geliai zolių-gelių metodu vandeniniuose tirpaluose. Jie buvo panaudoti pradinėmis medžiagomis atitinkamų lantanoidų aliuminio granatų sintezei. Vienfaziai terbio aliuminio granatas (Tb3Al5O12), disprozio aliuminio granatas (Dy3Al5O12), holmio aliuminio granatas (Ho3Al5O12), erbio aliuminio granatas (Er3Al5O12), tulio aliuminio granatas (Tm3Al5O12), iterbio aliuminio granatas (Yb3Al5O12) ir liutecio aliuminio granatas (Lu3Al5O12) buvo gauti, terbio jonų šaltiniu naudojant terbio oksidą, disprozio – disprozio oksidą, holmio – holmio oksidą, erbio – erbio oksidą, tulio – tulio oksidą, iterbio – iterbio oksidą, lutecio – liutecio oksidą, kompleksus sudarančiu reagentu 1,2-etandiolį. Tyrimų rezultatai parodė, kad šių lantanoidų aliuminio granatai gauti santykinai žemoje temperatūroje (1000°C). Zolių-gelių metodu sintetinant cerio aliuminio granatą... [toliau žr. visą tekstą]