استكشاف خواص عقيق الغادولينيوم الغاليوم وتصنيعه وتطبيقاته

مقدمة

كثيرًا ما يُستخدمالعقيق، الذي ينتمي إلى المجموعة المعدنية A3B2(SiO4)3، كأحجار كريمة وركائز ومواد كاشطة نظرًا لخصائصها الفيزيائية وبنيتها البلورية المشتركة. وعلى الرغم من أوجه التشابه بينهما، إلا أن العقيق له اختلافات في التركيب الكيميائي. في هذه المقالة، سوف نتعمق في عائلة العقيق ونركز بشكل خاص على عقيق الجادولينيوم الغاليوم الغادولينيوم، ونقدم لمحة عامة عن خصائصه وتقنيات تصنيعه وتطبيقاته. وبنهاية هذه المقالة، سيكون لديك فهم أساسي لخصائص واستخدامات عقيق الغادولينيوم الغاليوم الغادولينيوم.

معنى مصطلح عقيق الغادولينيوم الغاليوم

غارنيت الغادولينيوم الغالينيوم (Gd3Ga5O12) هو عقيق تخليقي ذو خواص حرارية وميكانيكية وبصرية رائعة.

• يتميز عقيق الغالينيوم الغادولينيوم (GGG) بتوصيلية حرارية عالية تبلغ 7.4 واط م-1 كلفن-1 ونقطة انصهار عالية تبلغ حوالي 1730 درجة مئوية.
• كما يتميز أيضًا بصلابة موس من 6.5 إلى 7.5.
• أما بالنسبة للخصائص البصرية، فيتميز GGG بفقدان بصري أقل من 0.1%/سم. وهو شفاف بما فيه الكفاية للمكونات البصرية بين 0.36 و6.0 ميكرومتر، بينما يتراوح معامل انكسار GGG من 2.0 في نهاية الأشعة فوق البنفسجية إلى 1.8 في نهاية الأشعة تحت الحمراء من الطيف.

تصنيع غارنيت الغادولينيوم الغاليوم

تُعد عملية Czochralski طريقة مستخدمة على نطاق واسع لتصنيع البلورات المفردة، بما في ذلك عقيق الغادولينيوم الغاليوم. وقد تم تطوير هذه الطريقة لأول مرة على يد العالم البولندي يان تشوكرالسكي، الذي عثر على هذه الطريقة بالصدفة. فبينما كان يحاول غمس قلمه في محبرة، غمسه عن طريق الخطأ في القصدير المنصهر، فتكونت بلورة واحدة من القصدير. أدى ذلك إلى تطوير عملية تشوكرالسكي، التي أصبحت منذ ذلك الحين الطريقة الأساسية لتكوين البلورات.

يوضح الشكل 1 رسمًا تخطيطيًا لعملية تشوكرالسكي كما تم تطبيقها لإنتاج بلورات السيليكون.

تنطوي عملية تشوكرالسكي على عدة خطوات يمكن إيجازها على النحو التالي:

أولاً، توضع المادة في بوتقة مستديرة ويتم تسخينها حتى تصل إلى حالة الانصهار.

ثانيًا، يتم غمس بلورة البذرة بعناية في المادة المنصهرة وتدويرها ببطء. وهذا يسمح بتكوين بنية بلورية حول البذرة.

وأخيرًا، تُسحب بلورة البذرة ببطء من المصهور، مما يؤدي إلى تكوين بلورة واحدة عند السطح البيني بين البذرة والمادة المنصهرة.

وبشكل عام، تُعد عملية Czochralski طريقة دقيقة ومعقدة لتكوين بلورات مفردة عالية الجودة، حيث تتطلب كل خطوة اهتمامًا وتحكمًا دقيقًا.

تطبيقات غارنيت الغادولينيوم الغاليوم

يحتوي عقيق الغادولينيوم الغاليوم الغادولينيوم على مجموعة واسعة من التطبيقات في مختلف الصناعات نظرًا لخصائصه المرغوبة. يشيع استخدام GGG كمادة ركيزة للأفلام المغناطيسية البصرية. على سبيل المثال، من خلال تطبيق فيلم عقيق الحديد الإيتريوم (YIG ) على ركيزة من عقيق الغادولينيوم الغاليوم، يمكن للمرء إنشاء عوازل ضوئية بالأشعة تحت الحمراء. كما يُستخدم GGG أيضًا كمادة ركيزة لذاكرة الفقاعات المغناطيسية لأن معلمة شبكتها تتطابق بشكل وثيق مع معلمة مادة الذاكرة. بالإضافة إلى ذلك، تُعد بلورات GGG ركائز أساسية لعوازل الموجات الدقيقة.

في السبعينيات، استُخدم GGG كمحاكاة للماس بسبب تشابهه البصري مع الماس الطبيعي. ومع ذلك، تم استبداله سريعًا بعقيق الألومنيوم الإيتريوم (YAG) بسبب صلابة YAG الأعلى. وعلى الرغم من ذلك، يظل GGG خياراً شائعاً لأولئك الذين يبحثون عن مظهر الماس الطبيعي في منتجاتهم.

مواد العقيق الأخرى

يقدم موقعنا الإلكتروني مجموعة متنوعة من العقيق المركب للاختيار من بينها. أحد هذه الخيارات هو عقيق الغادولينيوم الغادولينيوم الغاليوم المطعّم بالسيريوم ( Ce: GAGG)، والمعروف بإنتاجه الضوئي العالي واستجابته السريعة للتلألؤ واستقراره الكيميائي ودقة طاقته الممتازة. ويُعد Ce: GAGG خياراً ممتازاً للتصوير بالأشعة السينية والتصوير المقطعي المحوسب (CT) وتقنيات التصوير الطبي الأخرى.

وهناك خيار آخر هو عقيق الألومنيوم النيوديميوم المخدّر بالنيوديميوم (Nd: YAG)، الذي يتميز بامتصاص بصري ممتاز وكفاءة تحويل ممتازة. يُستخدم Nd: YAG على نطاق واسع في آلات الوسم بالليزر وأدوات التجميل وآلات القطع بالليزر نظرًا لخصائصه الاستثنائية.

يرجى زيارة صفحتنا الرئيسية لمزيد من المعلومات.

قراءة ذات صلة: مقدمة إلى 7 أنواع من مواد العقيق الصناعي

خاتمة

عقيق الغادولينيوم الغاليوم (GGG) هو مادة متعددة الاستخدامات للغاية تُستخدم على نطاق واسع كركيزة وأحجار كريمة، وذلك بسبب خصائصه الاستثنائية مثل نقطة الانصهار العالية والتوصيل الحراري والصلابة والميزات البصرية الجيدة. نقدم في Stanford Advanced Materials (SAM) عقيقًا عالي النقاء بأقطار مختلفة لتلبية متطلباتك الخاصة. إذا كنت مهتمًا، يُرجى إرسال استفسار إلينا وسيسعدنا مساعدتك.