Domanda di carattere teorico
Sono un elettronico e la mia preparazione in chimica si limita all'esame del corso di chimica del biennio di ingegneria degli anni ottanta. Attualmente mi occupo di ottica quantistica ed in particolare della downconversion nello spettro del rosso operata da alcuni composti (YAG) quando eccitati da luce blu o UV. In particolare svolgiamo ricerche sull'aumento dell'efficienza quantica di conversione spettrale. Il nostro ambito di lavoro è essenzialmente ottico ed elettronico, mentre la chimica degli YAG è lasciata ai fornitori delle materie luminescenti. Ad ogni modo, nell'interazione con questi collaboratori si arriva allo scambio di documenti come quello allegato, dove sono presenti formule chimiche che vanno oltre la preparazione di base che si ottiene nei corsi universitari di ingegneria. In particolare, nella prima formula compaiono dei pedici dal significato per me oscuro, come lo sono i due punti prima del simbolo del cerio. Sarò grato a chi dimostrerà la sua gentilezza nel chiarire questi punti.


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.pdf  guochongfeng291947-self-200809-3.pdf (Dimensione: 303.4 KB / Download: 312)
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la dicitura, da quello che ricordo, YAG:Ce(III) (semplifico qui la ben più complessa formula riportata nell'articolo) sta ad indicare che il composto è un puro cristallo singolo formato da YAG drogato o dopato con del Ce(III); alla pari se si usa la dicitura Nd:YAG o Er:YAG si intende che si è operato un doping con Nd o Er...
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giorgio
Grazie quimico per la risposta. Provo un'autovalutazione: se scrivo A:B significa indifferentemente A dopato B oppure B dopato A e il reale significato si comprende dalla natura di A e B. Le seguenti formule sono quindi tutte valide
Si:P, P:Si
Si:As, As:Si
Si:Sb, Sb:Si
per indicare i più comuni materiali semiconduttori con drogaggio N. Equivalentemente posso scrivere
Be:GaAs (oppure indifferentemente GaAs:Be) nel caso di un semiconduttore costituito da arseniuro di gallio dopato berillio.
Nel frattempo credo di aver trovato la risposta ai pedici "a/(1-a)". Chiedo a questo punto conferma si tratti dell'indicazione di una lega nella quale i singoli elementi compaiono nelle rispettive concentrazioni normalizzate a 1. Che tipo di concentrazioni? Numero di atomi? Massa?
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purtroppo è un campo che mi è poco famigliare. io sono un chimico organico di sintesi... sebbene abbia fatto complessi organometallici, non ti so aiutare molto. però posso azzardare ipotesi :-)
evidentemente i rapporti stechiometrici sono frazionari. cosa che non è così rara nella chimica inorganica, specie in questo caso dove un ossido di yttrio e alluminio viene dopato con cerio(III)
in molti casi a meno di diffrattometrie a raggi X su cristallo singolo è dura trovare l'esatta stechiometria. il difficile è ottenere un cristallo singolo adatto all'analisi.
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(2011-09-06, 20:37)giorgio Ha scritto: ... pedici "a/(1-a)". Chiedo a questo punto conferma si tratti dell'indicazione di una lega nella quale i singoli elementi compaiono nelle rispettive concentrazioni normalizzate a 1. Che tipo di concentrazioni? Numero di atomi? Massa?

E' la composizione percentuale atomica del cristallo.
Ad esempio:
Ca(0,7) Sr(0,3) S
significa che in questi cristalli, il 70% degli atomi legati allo S sono atomi di Ca, ed il 30% sono invece atomi di Sr.
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giorgio
Grazie Franc, la nebbia inizia a diradarsi...

Riassumendo:

[Immagine: (Y_%7B1-a%7DGd_%7Ba%7D)_3(Al_%7B1-b%7DGa_%7Bb%7D)_5O_%7B12%7D:Ce%5E%7B3+%7D]

è una formula parametrica a due valori (a,b) che, per a=b=0 e trascurando la questione del drogaggio si riduce a

[Immagine: Y_3Al_5O_%7B12%7D]

leggibile anche per un non-chimico come me.

Al crescere dei due parametri, una parte degli atomi di Y e di Al vengono sostituiti da rispettivamente altrettanti di Gd e Ga. Pare sensato.

Questa "cosa" è una polvere gialla con una consistenza simile al talco. Per me è veramente difficile considerarla cristallina, avendo un'idea (ristretta, ovvio) dei cristalli come qualcosa che assomigli al quarzo.

Se volessi immaginare questa struttura, sarebbe corretto considerare un reticolo formato da unità contenenti tre atomi di Y, 5 di Al e 12 di O ciascuna? E' pensabile una rappresentazione 3D di tale unità?

Per chi è interessato aggiungo un'immagine SEM di un campione di un nostro fornitore.

   
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se fosse disponibile una struttura ottenuta tramite diffrazione ai raggi X di un cristallo singolo vedremmo esattamente tutto, e quando dico tutto intendo: angoli, distanze di legame, interconnessione tra atomi, geometrie... sarebbe molto interessante. magari Franc sa dirti meglio...
mannaggia a me che non ho mai fatto tutti gli esami di strutturistica e diffrattometria a raggi X...
son solo un banale (a detta degli inorganici e strutturisti) sintetista organico asd
Sensa schei né paura ma coa tega sempre dura
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Y3Al5O12, è giusto.
La struttura è naturalmente descrivibile tramite i reticoli di Bravais. Probabilmente la cella è cubica tipo perovskite, magari un po' distorta. Se così fosse, la si potrebbe immaginare appunto come un cubo nel quale:

--- Y che è il più ingombrante, sta al centro del cubo;
--- Al ai vertici del cubo;
--- O sulla mezzeria di ogni lato del cubo, ciascuno a costituire i vertici di ottaedri (2 piramidi a base quadra attaccate l'una all'altra) centrati su ogni singolo Al.

Questo sistema dovrebbe teoricamente svilupparsi immutabile lungo le tre direzioni dello spazio invece, nella realtà, presenterà vari tipi di difetti che altereranno il n°di coordinazione degli ioni. Può darsi pure che l'assetto a lungo raggio diventi diverso da quello a corto raggio e che alla fine il reticolo nel suo complesso possa essere descritto meglio da una disposizione tetraedrica (appunto tipo silice) che non a quello suggerito da me in base alla formula.

PS
Per avere sicurezza, seguire consiglio di quimico.
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giorgio
come sempre perfetta descrizione Franc.
sarebbe bello aver una bella struttura ricavata da diffrattometria a raggi X su cristallo singolo
io lavoravo su polveri in quanto i cristalli singoli sono MOLTO difficili da fare
Sensa schei né paura ma coa tega sempre dura
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Grazie Franc, è quello che avevo chiesto. In realtà per il mio lavoro non ha grossa importanza conoscere esattamente la struttura cristallina, ma avere un'idea di cosa possa essere e cosa no, aiuta ad avere un "feeling" con quelle polverine che porta a trattarle in modo più disinvolto (e che normalmente aiuta nuove idee per loro utilizzo).

Nella tavola, Al e Ga stanno uno sopra l'altro (2-8-3, 2-8-18-3) e nel composto si sostituiscono senza problemi ( il famoso b/(1-b) ); anche gli altri due, mi riferisco a Y e Gd, ovvero a/(1-a) hanno configurazioni simili (2-8-18-9-2, 2-8-18-25-9-2) e pure questo combacia. Mi chiedevo se qualsiasi elemento del gruppo 57-71 potrebbe sostituirsi al gadolinio e se, nel caso, lo spettro di emissione risulterebbe diverso. Il salto energetico alla riemissione di un fotone catturato dovrebbe essere lo stesso per tutti gli elementi di quel gruppo (o no?) e quindi mi aspetterei una riemissione della stessa frequenza.

quimico, su che polveri lavoravi?
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