Ученые ГУД и Воронежского государственного педагогического университета открыли уникальные свойства металлических и ковалентных стекол.

Для исследования студентка нашего университета Светлана Бадмаева под руководством профессора кафедры химии новых технологий и материалов Дмитрия Чареева синтезировала халькогенидное стекло на основе теллура, галлия и германия состава Te₇₅Ge₁₅Ga₁₀.

Используя этот образец, ученые провели параллельные измерения тепловых эффектов и релаксации модуля сдвига. Это фундаментальные физические процессы, необходимые для понимания внутренней динамики металлических и полимерных стекол. Особенность халькогенидных стекол состоит в том, что в их основе – не кислород, а такие элементы, как сера, селен или теллур. Их уникальные свойства: они обладают высокой прозрачностью в инфракрасном диапазоне, способны менять степень прозрачности, проявляют полупроводниковые характеристики и отличаются простотой в обработке.

Исследователи пришли к выводу, что математическое уравнение, применяемое для металлических стекол и связывающее тепловой поток с релаксацией модуля сдвига, универсально: формула впервые идеально описала процессы и в неметаллических теллуридных стеклах Te₇₅Ge₁₅Ga₁₀ с направленными ковалентными связями.

Также ученые установили, что созданная ими модель с высокой точностью рассчитывает экзотермические и эндотермические реакции и одинаково эффективно работает как для исходного, так и для релаксированного состояния стекла.

Экспериментально было подтверждено, что в теллуридных стеклах присутствуют упругие (эластичные) диполи. Это локальные атомные конфигурации, симметрия которых ниже, чем у окружающей их матрицы. Именно перестройка этих диполей при нагреве управляет процессами релаксации и выделения энергии.

Теллуридные стекла критически важны для современных технологий, они используются в космической оптике, лазерных устройствах, электрохимических технологиях. Понимание фундаментальных механизмов старения и релаксации таких материалов позволит точнее прогнозировать их свойства и улучшит технологию производства высокотехнологичной оптики.

Результаты исследования опубликованы в престижном международном журнале Scripta Materialia.