Naukowcy z Uniwersytetu \u015al\u0105skiego: dr Ma\u0142gorzata P\u0142o\u0144ska<\/a> oraz prof. dr hab. Wojciech Pisarski<\/a> opracowali ferroelektryczne materia\u0142y ceramiczne PLZT wykazuj\u0105ce podczerwon\u0105 luminescencj\u0119. Uzyskane w\u0142a\u015bciwo\u015bci fizykochemiczne nowych materia\u0142\u00f3w sprawiaj\u0105, \u017ce mog\u0105 one by\u0107 stosowane np. jako inteligentne czujniki i przetworniki w elektronice, natomiast dzi\u0119ki wysokiemu nat\u0119\u017ceniu luminescencji znajd\u0105 zastosowanie m.in. w tomografii optycznej (OCT) czy testowaniu \u0142\u0105czy optycznych w telekomunikacji. Wynalazek zosta\u0142 obj\u0119ty ochron\u0105 patentow\u0105.<\/p>\n Wa\u017cnym osi\u0105gni\u0119ciem w historii materia\u0142\u00f3w ferroelektrycznych by\u0142o otrzymanie w 1967 roku przez Gene\u2019a H. Haertlinga i wsp\u00f3\u0142pracownik\u00f3w z Sandia Laboratories (USA) sk\u0142ad\u00f3w PZT modyfikowanych lantanem, czyli (Pb,La)(Zr,Ti)O3<\/sub>, w formie polikrystalicznych spiek\u00f3w charakteryzuj\u0105cych si\u0119 du\u017c\u0105 spoisto\u015bci\u0105, wytrzyma\u0142o\u015bci\u0105 i przezroczysto\u015bci\u0105. Materia\u0142y te \u2013 ze wzgl\u0119du na interesuj\u0105ce w\u0142a\u015bciwo\u015bci piezo-, piro-, ferroelektryczne oraz elektrooptyczne \u2013 pocz\u0105tkowo wykorzystywane by\u0142y jedynie do cel\u00f3w militarnych, stopniowo jednak znalaz\u0142y zastosowanie we wsp\u00f3\u0142czesnej technice. Cho\u0107 praktycznie nie przewodz\u0105 pr\u0105du elektrycznego, pod wp\u0142ywem pewnych bod\u017ac\u00f3w, takich jak zmiana temperatury, w ich strukturze krystalicznej mo\u017ce doj\u015b\u0107 do nieznacznego przesuni\u0119cia jon\u00f3w oraz zmiany odleg\u0142o\u015bci mi\u0119dzy nimi, co prowadzi do pojawienia si\u0119 tzw. polaryzacji spontanicznej. B\u0119d\u0105c piezoelektrykami, maj\u0105 ponadto zdolno\u015b\u0107 generowania \u0142adunk\u00f3w elektrycznych na swojej powierzchni pod wp\u0142ywem mechanicznego nacisku. Innymi s\u0142owy, je\u015bli zostan\u0105 \u015bci\u015bni\u0119te lub rozci\u0105gni\u0119te, na ich powierzchniach pojawi si\u0119 napi\u0119cie elektryczne.<\/p>\n Mo\u017cliwo\u015b\u0107 modyfikowania podstawowych sk\u0142ad\u00f3w PLZT poprzez wprowadzanie domieszek jon\u00f3w innych pierwiastk\u00f3w, np. lantanowc\u00f3w, jak r\u00f3wnie\u017c dob\u00f3r metody syntezy i warunk\u00f3w spiekania ma istotny wp\u0142yw na parametry uzyskiwanych materia\u0142\u00f3w ceramicznych, szczeg\u00f3lnie tych do zastosowa\u0144 optycznych. St\u0105d te\u017c luminescencyjna ceramika ferroelektryczna oparta na matrycy ceramicznej PLZT jest wsp\u00f3\u0142cze\u015bnie bardzo cennym materia\u0142em do zastosowa\u0144 typowych, ale i specjalnych w elektronice, technice laserowej, diagnostyce medycznej, jako r\u00f3\u017cnego rodzaju sensory, si\u0142owniki, przetworniki, a tak\u017ce elementy ferroelektrycznych pami\u0119ci. \u2013 Uzyskanie transparentnego materia\u0142u ceramicznego jest jednak niezwykle trudne, dlatego wci\u0105\u017c poszukujemy nowych metod ich otrzymywania \u2013 m\u00f3wi dr Ma\u0142gorzata P\u0142o\u0144ska z Wydzia\u0142u Informatyki i Nauki o Materia\u0142ach<\/a>. Konwencjonalne sposoby wytwarzania ceramiki PLZT polegaj\u0105 na mieszaniu suchych sk\u0142adnik\u00f3w, takich jak np. tlenki i w\u0119glany odpowiednich metali, kt\u00f3re syntezuje si\u0119 w wyniku wysokotemperaturowego procesu. Opisana metoda niesie ze sob\u0105 jednak pewne ograniczenia, m.in. nie zawsze daje mo\u017cliwo\u015b\u0107 modyfikowania podstawowego sk\u0142adu chemicznego innymi pierwiastkami, uzyskiwania homogenicznych sk\u0142ad\u00f3w, a ponadto wymaga stosowania zwykle wysokich temperatur.<\/p>\n Z technologicznego punktu widzenia mo\u017cliwo\u015bci poprawiania w\u0142a\u015bciwo\u015bci materia\u0142\u00f3w poprzez sam dob\u00f3r parametr\u00f3w ich spiekania praktycznie si\u0119 wyczerpa\u0142y. Elektroceramika PLZT dla cel\u00f3w optycznych powinna by\u0107 otrzymywana z proszk\u00f3w o wysokiej czysto\u015bci, jednorodno\u015bci chemicznej i fizycznej, dlatego podczas ich wytwarzania szczeg\u00f3ln\u0105 uwag\u0119 nale\u017cy zwr\u00f3ci\u0107 na kontrol\u0119 wzrostu wielko\u015bci ziaren i efekt teksturowania ceramiki, bo tylko w\u0142a\u015bciwie rozwini\u0119ty proces syntezy u\u0142atwia transport masy i wp\u0142ywa na proces krystalizacji materia\u0142u. W zwi\u0105zku z tym wsp\u00f3\u0142autorka wynalazku w prowadzonych badaniach zastosowa\u0142a tzw. mokre metody chemiczne, czyli syntez\u0119 materia\u0142\u00f3w w fazie ciek\u0142ej, okre\u015blan\u0105 jako samospalanie \u017celu. \u2013 Najpierw przygotowuj\u0119 klarowny roztw\u00f3r wszystkich sk\u0142adnik\u00f3w, do kt\u00f3rego wprowadzam prekursory interesuj\u0105cych mnie pierwiastk\u00f3w metalicznych oraz specjalne \u201epaliwko\u201d procesu syntezy. Mieszanin\u0119 reakcyjn\u0105 zag\u0119szczam nast\u0119pnie przez odparowanie. W odpowiedniej temperaturze sk\u0142adnik ten ulega rozk\u0142adowi w wyniku podgrzewania, co wyzwala gwa\u0142town\u0105 reakcj\u0119 spalania. W efekcie otrzymuj\u0119 submikronowej wielko\u015bci proszki odpowiadaj\u0105ce sk\u0142adowi zaprojektowanej ceramiki. Upakowanie proszku przed spiekaniem jest bardzo wa\u017cne na dalszym etapie uzyskiwania aktywnych optycznie materia\u0142\u00f3w, poniewa\u017c proces ten ma istotny wp\u0142yw na g\u0119sto\u015b\u0107 por\u00f3w oraz eliminuje powstawanie centr\u00f3w rozpraszania \u015bwiat\u0142a w ceramice \u2013 wyja\u015bnia chemik.<\/p>\n Badania w\u0142a\u015bciwo\u015bci optycznych wytworzonych materia\u0142\u00f3w ceramicznych Pr3+<\/sup>\/Yb3+<\/sup>:PLZT koordynowa\u0142 prof. dr hab. Wojciech Pisarski z Wydzia\u0142u Matematyki, Fizyki i Chemii<\/a>. Wyznaczono szereg parametr\u00f3w spektroskopowych jon\u00f3w lantanowc\u00f3w, m.in. czasy \u017cycia stan\u00f3w wzbudzonych oraz przekroje czynne na emisj\u0119 wymuszon\u0105. Opatentowane materia\u0142y, opr\u00f3cz swoistych cech matrycy ceramicznej PLZT, dzi\u0119ki zastosowaniu przez autor\u00f3w wynalazku podw\u00f3jnego jej domieszkowania jonami Pr3+<\/sup>\/Yb3+<\/sup>, emituj\u0105 bardzo wydajne promieniowanie w bliskiej podczerwieni. Jak m\u00f3wi dr Ma\u0142gorzata P\u0142o\u0144ska, pr\u00f3bka ceramiki mo\u017ce zosta\u0107 wzbudzona pod wp\u0142ywem fali \u015bwietlnej, co wywo\u0142uje jej luminescencj\u0119 przy 1340 nm, niezale\u017cnie od d\u0142ugo\u015bci fali wzbudzenia 450 nm (Pr3+<\/sup>) lub 980 nm (Yb3+<\/sup>). Oznacza to, \u017ce np. urz\u0105dzenia z wbudowanymi czujnikami z opatentowanego materia\u0142u mog\u0105 by\u0107 uaktywniane poprzez skierowany w ich stron\u0119 strumie\u0144 \u015bwiat\u0142a. Celem naukowc\u00f3w z Uniwersytetu \u015al\u0105skiego by\u0142o uzyskanie tworzyw o znakomitych w\u0142a\u015bciwo\u015bciach zar\u00f3wno optycznych, jak i dielektrycznych. \u2013 Testowali\u015bmy wiele wariant\u00f3w otrzymywania tak zaprojektowanych materia\u0142\u00f3w ceramicznych. Podw\u00f3jne domieszkowanie pierwiastkami z grupy lantanowc\u00f3w, w okre\u015blonej konfiguracji sk\u0142adnik\u00f3w, przy zastosowaniu odpowiedniej metody wymaga\u0142o od nas cierpliwo\u015bci, ale efekty pracy s\u0105 satysfakcjonuj\u0105ce. Przeprowadzone badania wykaza\u0142y \u015bcis\u0142\u0105 zale\u017cno\u015b\u0107 mi\u0119dzy podczerwon\u0105 luminescencj\u0105 jon\u00f3w Pr3+<\/sup>, a zawarto\u015bci\u0105 lantanu w matrycy PLZT. Co istotne, odpowiedni\u0105 d\u0142ugo\u015bci\u0105 fali mo\u017cemy r\u00f3wnie\u017c sterowa\u0107 jego elektrycznymi w\u0142a\u015bciwo\u015bciami, a tak\u017ce mamy mo\u017cliwo\u015b\u0107 sprawdzenia, w jaki spos\u00f3b nat\u0119\u017cenie pola elektrycznego wp\u0142ywa na optyczne w\u0142a\u015bciwo\u015bci naszych ceramik. Wsp\u00f3lnie z prof. Wojciechem Pisarskim otrzymali\u015bmy inteligentny, nowoczesny materia\u0142 o potencjalnie szerokim zastosowaniu, a szczeg\u00f3\u0142owe wyniki naszych bada\u0144 opublikowane zosta\u0142y w presti\u017cowym czasopi\u015bmie \u201eJournal of the American Ceramic Society\u201d \u2013 podsumowuje dr Ma\u0142gorzata P\u0142o\u0144ska.<\/p>\n <\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":" Patenty Uniwersytetu \u015al\u0105skiego<\/a><\/p>\n […]<\/p>\n
\n
\n <\/p>\n![\"Transparentne](\"https:\/\/us.edu.pl\/wp-content\/uploads\/imported_files\/18e4c8f64af0841c44df780416e5183f_patent1_malgorzata_kloskowicz.jpg\")
\nTransparentne pr\u00f3bki PLZT i PLZT:RE3+<\/sup> w \u015bwietle dziennym
\nFot. Sekcja Prasowa U\u015a
\n <\/p>\n
\n <\/p>\n![\"Transparentne](\"https:\/\/us.edu.pl\/wp-content\/uploads\/imported_files\/8aee7068b992bb1572e1995c42d4893d_patent2_malgorzata_kloskowicz.jpg\")
\nTransparentna pr\u00f3bka PLZT podczas na\u015bwietlania promieniami UV
\nFot. Sekcja Prasowa U\u015a
\n <\/p>\n