Российский физик в сотрудничестве с китайскими коллегами определил строение нового материала Ba3CaK(PO4)3, допированного европием и магнием. Это знание позволит получить дополнительный источник  света.
Для пополнения структурных баз данных важно открытие и исследование материала нового типа. Чтобы  узнать  расположение атомов в  объекте, расшифровать  ранее неизученную структуру и оценить её параметры и характеристики учёные применяют  рентгеноструктурный анализ. Он позволяет установить соответствие между атомной структурой образца и пространственным распределением интенсивностей рентгеновского излучения, переизлученного этим образцом.Одной из задач, например, является установление строения различных синтетических люминофоров   (веществ, способных преобразовывать различные  виды энергии в световую, или  люминесцировать), так как  они   демонстрируют высокий индекс цветопередачи. Изучение свечения, которое они испускают, поможет  найти замену традиционным источникам искусственного освещения.
Так, специалисты синтезировали новое соединение Ba3CaK(PO4)3  и допировали его  ионами европия и магния.  
Что это за материал Ba3CaK(PO4)3, какие  подходы  использовались к решению задач  его структурного анализа, а также  в чём состоит  прикладное значение этого исследования, –  рассказал  красноярский учёный,  по версии Clarivate Analytics,  один из самых высокоцитируемых в России в 2016 году, кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник лаборатории кристаллофизики Института физики им. Л. В. Киренского ФИЦ КНЦ СО РАН, доцент СФУ  Максим Молокеев. 

«Обычно мы с коллегами из Китая синтезируем монокристаллы или порошки, уже известные науке, и лишь слегка модифицируем их структуру, например, добавляя другие химические элементы. В этой работе, в ходе очередного синтеза случайно был получен порошок, структура которого до этого не была известна. Естественно, первым этапом нужно было решить структуру, то есть определить, какие атомы и как расположены друг относительно друга в материале. Это и была моя работа, – сообщил  российский физик и подчеркнул далее – Стоит отметить, что структуру из порошка определить на много порядков сложнее, чем из монокристалла, и, тем не менее, такая сложная задача была мной выполнена. Соединение действительно оказалось абсолютно новым и в структурных банках данных похожих соединений не существовало, тем самым мы открыли новый структурный тип, который можно далее модифицировать и исследовать физические свойства. Кстати, некоторой модификацией мы также занялись, а именно, допировали (добавили) в его структуру ионы Eu и Mn. Из большой серии образцов установили, что при концентрации 1% Eu и 20% Mn получается замечательный люминофор, излучающий белый свет и может быть использован для освещения растений с целью их усиленного роста».


Кристаллическая структура состоит из групп атомов/молекул, которые повторяются, как узор на обоях, но только не в одном, а в трех направлениях в пространстве, формируя трехмерную решетку. При изучении структуры нового вещества важно понять, как устроена именно эта группа атомов в одном блоке, называемом независимой частью ячейки кристалла. Другими словами, изучить завитушки на “узоре”, который впоследствии будет скопирован по всей длине “обоев”. От типа наполняемых атомов и их координации друг относительно друга зависят все свойства материала. Поскольку было известно, что исследуемое вещество содержит Ba, K, Ca, P, O, то задачей ученых было понять, сколько каждого из этих элементов находится в независимой части, и где именно они расположены, чтобы понять окружение каждого атома всеми другими атомами. Симметрия расположения атомов относительно других атомов тоже важна, поскольку это формирует понимание того, какова симметрия поля вокруг атомов, что влияет уже на свойство самого атома. Другими словами, атом в одном окружении ведет себя одним образом, а в другом окружении по-другому.

Полный текст: "Научная Россия"