Разработка новых материалов на основе фторидоборатов с "антицеолитной" структурой для оптоэлектронных устройств видимого и УФ-диапазонов

Проведены комплексные квантово-химические и экспериментальные исследования направленные на выявление взаимосвязи между составом, структурой и свойствами и разработку методики получения фаз с управляемыми люминесцентными свойствами для светодиодных применений в УФ и видимом диапазоне и иными функциональными свойствами на основе кристаллов с «антицеолитной» структурой, а именно, боратов структурного типа ортобората бария с каркасом [Ba12(BO3)6]6+ и структурного типа минерала бербанкита с каркасами [Ba3Sr3(BO3)3F]2+ и [Ba6(BO3)3F]2+. Установлено, что кристаллы структурного типа ортобората бария при солегировании ионами европия, тербия и церия проявляют мультиполосную люминесценцию, близкую к дневному свету при возбуждении длиной волны 370 нм при 300 К. Установлен механизм аккомодации Sr2+ в твердом растворе структурного типа ортобората бария [Ba12–xSrx(BO3)6] (BO3)[LiF4], проявляющийся в модуляции (2a, 2c). Расшифрована структура твердого раствора [Ba8.467Sr3.533(BO3)6] (BO3)[LiF4] (I41/a, a = 26.9138 (5) Å, с = 29.8263 (6) Å, Z = 32). Впервые с применением методов молекулярной динамики на основе метода функционала плотности DFT установлено динамическое разупорядочение с повышением температуры в кристаллах боратов. Ранее динамически разупорядоченные ротационные фазы были описаны лишь для ограниченного числа нитратов и карбонатов. В качестве модельного соединения был выбран ортоборат бария Ba3(BO3)2, структура которого сложена каркасом [Ba12(BO3)6]6+ с каналами вдоль оси с. Каналы, диаметром 5.68÷5.85 Å, состоят из чередующихся кубов и антикубов из атомов бария, в которых расположены [BO3]3– треугольники. Последовательно при различных температурах рассмотрено изменение угла θ, характеризующего вращение в плоскости треугольника (относительно оси b) и либрационного угла ψ (относительно плоскости ab) треугольников, находящихся в каналах каркаса и слагающих каркас. Показано, что наблюдаемое статистическое разупорядочение в кристалле Ba3(BO3)2 является следствием динамического высокотемпературного разупорядочения. Проведена серия экспериментов по синтезу фаз тройной системы BaO–B2O3–BaF2 в условиях высоких давлений и температур на многопуансонном гидравлическом прессе «Discoverer-1500» с целью установления закономерностей изменения структуры и свойств. С применением квантово-химических расчетов исследована стабильность образующихся в системе фаз, в том числе тройных соединений. Расшифрованы структура, исследованы свойства. Проведен сравнительный анализ свойств полиморфных модификаций, стабильных при атмосферном давлении и высокобарических модификаций.