профессор, доктор геолого-минералогических наук
4/5, Кремлевская ул., г. Казань 420008, Республика Татарстан, Россиятел.: +7 (843) 233-77-53
Prof., Dr. of Sci. (Geol.-Min.)
4/5, Kremlyovskaya str., Kazan 420008, Republic of Tatarstan, Russiatel.: +7 (843) 233-77-53
аспирант кафедры минералогии и литологии
4/5, Кремлевская ул., г. Казань 420008, Республика Татарстан, Россиятел.: +7 (987) 290-97-95SPIN-код: 8047-0760
postgraduate student at Department of mineralogy and lithology
4/5, Kremlyovskaya str., Kazan 420008, Republic of Tatarstan, Russiatel.: +7 (987) 290-97-95SPIN-code:: 8047-0760
профессор, доктор геолого-минералогических наук
4/5, Кремлевская ул., г. Казань 420008, Республика Татарстан, Россиятел.: +7 (843) 233-77-53
ORCID: https://orcid.org/0000-0002-0503-8959
Prof., Dr. of Sci. (Geol.-Min.)
4/5, Kremlyovskaya str., Kazan 420008, Republic of Tatarstan, Russiatel.: +7 (843) 233-77-53
ORCID: https://orcid.org/0000-0002-0503-8959
научный сотрудник
10/7, Сибирский тракт, г. Казань 420029, Республика Татарстан, Россиятел.: +7 (843) 272-12-41
research scientist
10/7, Siberian tract, Kazan 420029, Republic of Tatarstan, Russiatel.: +7 (843) 272-12-41
старший научный сотрудник
10/7, Сибирский тракт, г. Казань 420029, Республика Татарстан, Россиятел.: +7 (843) 272-12-41
senior research scientist
10/7, Siberian tract, Kazan 420029, Republic of Tatarstan, Russiatel.: +7 (843) 272-12-41
кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник
10/7, Сибирский тракт, г. Казань 420029, Республика Татарстан, Россиятел.: +7 (843) 231-91-09SPIN-код: 1764-4787
Cand. of Sci. (Phys. and Math.), senior research scientist
10/7, Siberian tract, Kazan 420029, Republic of Tatarstan, Russiatel.: +7 (843) 231-91-09SPIN-code: 1764-4787
Введение. Проведена высокодозная имплантация ионов кобальта в кристаллическую структуру природного бесцветного кварца. Образцами для исследований являлись плоскопараллельные кристаллографически ориентированные перпендикулярно оси симметрии третьего порядка пластины кристаллов горного хрусталя Светлинского месторождения Южного Урала. Имплантация примеси кобальта в кварц проводилась на ионно-лучевом ускорителе ИЛУ-3 вдоль оси симметрии С.Цель — определить диапазоны термического отжига для контролируемого изменения окраски минерала, установить кристаллохимические особенности изменений, протекающих в матрице кварца вследствие ионно-лучевой модификации свойств минерала.Материалы и методы. Режимы имплантации: комнатная температура, остаточный вакуум 10–5 торр, доза облучения — в пределах от 1,0×1017 до 1,5×1017 ион/cм2 при постоянной плотности ионного тока 10 мкА/см2. Постимплантационная термическая обработка проводилась в три этапа. Контроль кристаллохимических изменений проводился посредством высокочувствительного спектрофотометра широкого диапазона длин волн.Результаты. Установлено, что выявленные полосы поглощения связаны с электронными переходами в ионах кобальта (Со2+ и Со3+), координированных в кристаллической матрице имплантированного и термически обработанного горного хрусталя. Доказано формирование в облученной кварцевой матрице самостоятельной ультрадисперсной фазы шпинелида. Сделан вывод о принадлежности новообразованной фазы к частично обращенной кобальтовой шпинели.Заключение. С учетом квантово-оптических свойств кобальтовой шпинели (лазерные затворы) методика ионно-лучевой модификации кристаллических структур минералов, в частности кварца, является весьма перспективной в области создания новых композитных материалов на основе природного и искусственного минерального сырья.
Background. High-dose implantation of cobalt ions into the crystal structure of natural colourless quartz was carried out. Samples of crystal plates of rock crystal from the Svetlinskoye deposit in the South Urals plane-parallel were studied. All samples were crystallographically oriented perpendicular to the symmetry axis of the third order. Cobalt implantation into quartz was carried out using an ILU-3 ion-beam accelerator along the С axis of symmetry.Aim. To determine the ranges of thermal annealing for a controlled change in the sample colour and to establish the crystal-chemical features of the changes occurring in quartz matrix due to ionbeam modification of mineral properties.Materials and methods. Implantation modes included: room temperature, residual vacuum 10–5 torr, radiation dose from 1.0×1017 to 1.5×1017 ion/cm2 at a constant ion current density of 10 μA/cm2. Post-implantation heat treatment was carried out in three stages. The control of crystallochemical changes was carried out using a highly sensitive spectrophotometer with a wide range of wavelengths.Results. It was found that the revealed absorption bands are associated with electronic transitions in cobalt ions (Со2+ and Со 3+) coordinated in the crystal matrix of implanted and heat-treated rock crystal. The formation of an independent ultradispersed spinel phase in the irradiated quartz matrix was confirmed. The newly formed phase belongs to a partially reversed cobalt spinel.Conclusions. Taking into account the quantum-optical properties of cobalt spinel (laser shutters), the method of ion-beam modification of mineral crystal structures, quartz in particular, is highly promising in terms of creating new composite materials based on natural and artificial mineral raw materials.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.