Процессы структурного разупорядочения в твердом растворе Li0,015Na0,985Ta0,1Nb0,9O3
Н.А. Теплякова
Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева – обособленное подразделение ФГБУН Федерального исследовательского центра «Кольский научный центр РАН»
DOI: 10.26456/pcascnn/2026.18.XXX
Оригинальная статья
Аннотация: Исследованы температурные изменения в спектрах комбинационного рассеяния света в твердом растворе Li0,015Na0,985Ta0,1Nb0,9O3 в низкочастотной области, где располагаются полносимметричные либрации кислородных октаэдров как целого, колебания катионов Li, Na в кубооктаэдрических пустотах, а также колебания катионов Nb, Ta в октаэдрических пустотах в диапазоне температур 22-400°С. С увеличением температуры обнаружено значительное уширение линий спектра комбинационного рассеяния света, указывающее на разупорядочение структуры твердого раствора, при этом наблюдается «смягчение» (уменьшение частоты) линии в области 50-80 см-1, соответствующей полносимметричным либрациям кислородных октаэдров как целого. Этом факт указывает на разориентацию в структуре твердого раствора Li0,015Na0,985Ta0,1Nb0,9O3 кислородных октаэдров, при этом увеличиваются возможности для транспорта ионов Li при высокой температуре. В диапазоне 110-160 см—1 обнаружено преимущественное уширение (по сравнению с остальными линиями спектра) и уменьшение интенсивности линий, соответствующих колебаниям катионов Na+ и Li+ в полиэдрах Li/NaО12, указывающие на «плавление» подрешетки щелочного металла. Подобное поведение линий спектра комбинационного рассеяния света указывает на существование фазового перехода в состояние с суперионной проводимостью в исследованных твердых растворах Li0,015Na0,985Ta0,1Nb0,9O3.
Ключевые слова: керамические твердые растворы, фазовый переход, суперионная проводимость, комбинационное рассеяние света
- Теплякова Наталья Александровна – к.ф.-м.н., ведущий научный сотрудник сектора колебательной спектроскопии лаборатории материалов электронной техники, Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева – обособленное подразделение ФГБУН Федерального исследовательского центра «Кольский научный центр РАН»
Ссылка для цитирования:
Теплякова, Н.А. Процессы структурного разупорядочения в твердом растворе Li0,015Na0,985Ta0,1Nb0,9O3 / Н.А. Теплякова // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. - 2026. - Вып. 18. - С. __-__. DOI: 10.26456/pcascnn/2026.18.XXX. ⎘
Полный текст: загрузить PDF файл
Библиографический список:
1. Палатников, М.Н. Сегнетоэлектрические твердые растворы на основе оксидных соединений ниобия и тантала: синтез, исследование структурного упорядочения и физических характеристик / М.Н. Палатников, Н.В. Сидоров, В.Т. Калинников. – СПб: Наука, 2002. – 304 с.
2. Сидоров, Н.В. Сегнетоэлектрические твердые растворы LixNa1-xTayNb1-yO3. Синтез, структура, свойства / Н.В. Сидоров, М.Н. Палатников, Н.А. Теплякова, В.Т. Калинников. – М.: Наука, 2015. – 231 с.
3. Zhang, G. Recent advances in the development of electronically and ionically conductive metal-organic frameworks / G. Zhang, L. Jin, R. Zhang et al. // Coordination Chemistry Reviews. – 2021. – V. 439. – Art. № 213915. – 30 p. DOI: 10.1016/j. ccr.2021.213915.
4. Papac, M. Triple ionic–electronic conducting oxides for next-generation electrochemical devices / M. Papac, V. Stevanovi´c, A. Zakutayev, et al. // Nature Materials. 2021. – V. 20. – Р. 301-313. DOI: 10.1038/s41563-020-00854-8.
5. Zvonareva, I. Electrochemistry and energy conversion features of protonic ceramic cells with mixed ionic-electronic electrolytes / I. Zvonareva, X.-Z. Fu, D. Medvedev et al. // Energy and Environmental Science. –2022. – V. 15. – I. 2. – Р. 439-465, DOI: 10.1039/D1EE03109K.
6. Hboub, H. Theoretical approach to study Li self-diffusivities dependence on composition in lithium niobate single crystals / H. Hboub, O. Zelmati, N. Masaif // Physica Scripta. – 2025. – V. 100. – I. 4. – Art. № 045916. – 23 p. DOI: 10.1088/1402-4896/adbb2c
7. Deng, W. Electrochemistry and energy conversion features of protonic ceramic cells with mixed ionic-electronic electrolytes / W. Deng, X. Li, W. Shi, et al. // Journal of Alloys and Compounds. – 2020. – V. 843. – Art. № 155942. – 17 p. DOI: 10.1016/j. jallcom.2020.155942.
8. Fop, S. High oxide ion and proton conductivity in a disordered hexagonal perovskite / S. Fop, K.S. McCombie, E.J. Wildman et al. // Nature Materials. – 2020. – V. 9. – Р. 752-757. DOI: 10.1038/s41563-020-0629-4.
9. Blázquez-Castro, A. Biological applications of ferroelectric materials / A. Blázquez-Castro, A. García-Cabañes, M. Carrascosa // Applied Physics Reviews. 2018. – V. 5 – I. 4. – Р. 041101-1-041101-19. DOI: 10.1063/1.5044472.
10. Теплякова, Н.А. Исследование ионной подвижности в твердых растворах LiхNa1-хTaуNb1-уO3 методом спектроскопии комбинационного рассеяния света / Н.А. Теплякова, Н.В. Сидоров, М.Н. Палатников // Известия РАН. Серия физическая. – 2014. – Т. 78. – № 8. – С. 1027-1029.
11. Палатников, М.Н. Литиевые суперионные проводники на основе сегнетоэлектрических твердых растворов LiхNa1-хTaуNb1-уO3 / М.Н. Палатников, В.А. Сандлер, Ю.А. Серебряков и др. // Неорганические материалы. – 1992. – Т. 28. – № 9. – С. 1995-1998.
12. Ефремов, В.В. Микроструктура, фазовые состояния, диэлектрические и упругие свойства керамических твердых растворов Li0,17Na0,83TaуNb1-уO3, полученных при высоком давлении / В.В. Ефремов, О.Б. Щербина, Ю.В. Радюш и др. // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. – 2018. – Вып. 10. – С. 252-261. DOI: 10.26456/pcascnn/2018.10.252.
13. Палатников, М.Н. Технология управляемого синтеза монокристаллических и керамических материалов на основе ниобатов-танталатов щелочных металлов / М.Н. Палатников, Н.В. Сидоров, В.Т. Калинников // Цветные металлы. – 2000. – № 10. – С. 54-59.