Fluorescencja jest taką cechą minerałów, która wzbudza ogromne

Fluorescencja jest taką cechą minerałów, która wzbudza ogromne

Nr wniosku: 167215, nr raportu: 19073. Kierownik (z rap.): prof. dr hab. Maria Barbara Czaja
Fluorescencja jest taką cechą minerałów, która wzbudza ogromne zainteresowanie wśród
kolekcjonerów minerałów, a nie tylko mineralogów. Okazy minerałów wykazujące fluorescencję są
często kupowane, a ich zdjęcia są ozdobą atlasów mineralogicznych. W ramach tego projektu
rozszerzono zainteresowanie o materiał syntetyczny bardzo popularny w sieci jubilerskiej – tak zwane
kryształy Swarovskiego.
Główną przyczyną obserwacji zjawiska luminescencji jest obecność defektów punktowych,
wśród których najczęstsze są jony domieszkowe pierwiastków przejściowych – grupy żelaza oraz
lantanowców.
Najważniejszymi rezultatami tego projektu są:
1)identyfikacja centrów luminescencji nieniszczącą metodą pomiarów ciągłego wzbudzenia –
Fluorolog 3-12 Spex Jobin Yvon (rok produkcji 1988!!); wykazaliśmy, że można uzyskać wyraźne i
jednoznaczne widma luminescencji dla następujących niewielkich zawartości jonów 4f: Ce 3+ - 2.3
ppm, Pr3+ -13.0 ppm, Sm3+ - 7 ppm, Eu2+ - mniej niż 1 ppm, Eu3+ - 3 ppm, Dy3+ - 12 ppm, Er3+ -29
ppm, Ho3+ -128 ppm, Tm3+ -76 ppm. Dla jonu Cr3+ - stężenie graniczne wynosi 5 ppm, zaś dla Mn 2+ 60 ppm. Ponadto po raz pierwszy zmierzono i zinterpretowano następujące widma:
a)Mn3+ w wezuwainicie (Kanada, Asbestos Mine oraz Rosja) oraz czerwony beryl,
b)Mn2+ w olmiicie, genthelvicie i tirodicie,
c)Ce3+, Pr3+, Dy3+, Sm3+ oraz Eu3+ w agrellicie, mimo znacznej ilości jonów manganu,
d)Ce3+ oraz Eu2+ w ternesycie,
e)wewnętrzne defekty w naturalnym rubinie oraz szafirze,
f)po raz pierwszy dla minerałów wykonano pomiary metodą luminescencji femtosekundowej;
wykazano występowanie wewnętrznych defektów w kalcytach, spodumenach i wezuwianitach;
zmierzono czasy zaniku luminescencji tych defektów.
2)identyfikację pozycji sieciowej zajmowanej przez te jony. Zrealizowano to poprzez obliczenia
parametrów siły pola krystalicznego oraz Racaha _ B i C oraz czasów zaniku ich luminescencji:
a)pozycja jonów Cr3+ w strukturach zielonego i purpurowego chlorytu,
b)jon Mn2+ w pozycji tetraedrycznej w genthelvicie, sfalerycie i willemicie. Po raz pierwszy
zanalizowano i wyjaśniono rozszczepienie poziomów 4A i 4E w funkcji symetrii i siły pola
krystalicznego. Wykonano to dla kalcytów, spodumenów, Mn-talku, aktynolitu, tiroditu i genthelvitu.
c)wykazano po raz pierwszy , że dla ternesytu (próbka z pustyni Hatrurim) wykazano, że spośród 3
nierównoważnych pozycji sieciowych Ca jony Ce3+ zajmują dwie pozycje, zaś Eu2+ - tylko jedną z
nich.
d)wykonano widma emisji w świetle spolaryzowanym dla kalcytów, spodumenów, genthelvitu,
agrellitu, weloganitu i topazów.
3)stwierdzono, że parametry pola krystalicznego dla jonów Mn 2+, Mn3+, Fe3+, Cr3+, Eu2+ dla
poszczególnych minerałów różnią się dla różnych lokalizacji danych okazów minerałów,
4)istnienie zjawiska przekazania energii między aktywatorami. Główne kanały transferu energii to od
Ce3+ do Sm3+, Dy3+, Er3+, Eu2+ oraz Eu3+ (agrellit) oraz od Ce3+ do Mn2+ (kalcyt),
5)analiza czasu zaniku luminescencji jonów Mn2+, Fe3+ oraz Cr3+ w funkcji siły pola krystalicznego,
stężenia tych jonów oraz obecności defektów wewnętrznych
6)widma luminescencji obiektów gemmologicznych – kryształów Swarovskiego – zmierzono widma
luminescencji Mn2+, Cr3+, Fe3+, Ti3+tetr, Ce3+, Eu2+, Sm3+, Pr3+ oraz Er3+ i O*, występujących niezależnie
od siebie,
7)ustalono, że w okazach barwnych odmian kwarcu – ametyście i prasiolicie- obecne są tylko jony
Fe3+, zaś nieobecnie jony Fe2+ oraz Fe4+, jak powszechnie dotąd utrzymywano.
Wykonane badania rozszerzają wiedzę na temat minerałów oraz zjawiska luminescencji. Zmierzone
efekty i zjawiska mogą zainspirować syntezę nowych luminujących materiałów. Ponadto, planujemy
wydanie atlasu zdjęć minerałów wykazujących luminescencję. Zamierzamy także zaproponować
stronie http://www.fluomin.org/uk/accueil.php zamieszczenie uzysknych w tym projekcie zdjęć i
widm.