Учеными Института геологии и минералогии им. В. С. Соболева СО РАН были созданы кристаллы бромида и хлорида, благодаря которым можно получить излучение до десяти микрон, в то время как обычно оно составляет пять микрон.
Кристаллы это рабочее тело в твердотельных лазерах. На кристаллах происходит генерация излучения. Они состоят из галогенида — бром или хлор, калия или рубидия и свинца, к ним вводят примеси, редкоземельные элементы (РЗЭ). Генерация происходит на переходах ионов в РЗЭ, хотя этот процесс не не обязательно может быть излучательным, потому что в кристаллах с высокой энергией фононного спектра происходит безызлучательный переход, при котором только выделяется тепло. Изобретенные недавно кристаллы бромида и хлорида помогают избежать этой проблемы. Новые кристаллы состоят из тяжелых атомов, которые затруднительно и перевести в тепловую энергию, в связи с этим как правило происходят излучательные процессы.
Правда в ходе исследований возник ряд затруднений. Так в группе матриц, в которых содержится рубидий, коэффициент внедрения редкоземельных элементов был недостаточен для генерации излучения. Или, например, когда в кристаллах был калий сложностью стало то, что в процессе фазовых переходов в них возникали дефекты, которые разлагают лазерный пучок.
Для решения этой проблемы ученые получили смешанное соединение двух групп и добились хорошего оптического качества, и коэффициента внедрения. Ученые решили утяжелить матрицу, для этого в нее был внедрен в нее стронций вместо калия и рубидия. Это помогло значительно повысить плотность кристалла, что позволило исползовать его теперь и в качестве сцинтиллятора — вещества, которое светится при поглощении ионизирующего излучения. Благодаря этим свойствам, кристалл использовать в качестве детектора гамма-квантов.
Также кристаллы могут использоваться в высокочувствительных спектрометрах. В связи с тем что у каждой молекулы есть свой определенный колебательный спектр, возможно его исследование с помощью лазерных приборов. Так, например, возможно изучать состав воздуха со всеми его примесями. В средах до пяти микрон такое определение веществ не возможно, это связано с поглощением излучения водяным паром, который«задавливает» изучаемые молекулы. Эти трудности заставляют ученых обращаться в область в инфракрасного спектра. Данный спектр который можно исследовать с довольно высокой точностью благодаря, например, кристаллам галогенидов.
Созданные учеными материалы уже запатентованы, а исследования с ними ведутся как в России, так и заграницей: в Италии, Японии и США.