本發(fā)明涉及晶體材料，尤其涉及一種生長(zhǎng)averievite化合物單晶的方法及所得單晶和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、本發(fā)明背景技術(shù)中公開的信息僅僅旨在增加對(duì)本發(fā)明的總體背景的理解，而不必然被視為承認(rèn)或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已經(jīng)成為本領(lǐng)域一般技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。

2、averievite——ade5o2(mo4)2(a＝cu+、cs+、rb+、k+；d＝cl-、br-；e＝cu2+、

3、zn2+、mg2+；m＝v5+、p5+)家族化合物因其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特征被認(rèn)為是非常有希望實(shí)現(xiàn)量子自旋液體態(tài)的候選材料。zncu3(oh)6cl2被認(rèn)為是目前最接近量子自旋液體的候選材料，cu2+構(gòu)成的kagome層是磁性阻挫的來源。averievite，尤其是csclcu5v2o10和csclcu5p2o10，具有與zncu3(oh)6cl2類似的cu2+構(gòu)成的kagome層，可以通過無磁性離子，例如zn2+、mg2+等對(duì)層間cu2+進(jìn)行取代，使得材料轉(zhuǎn)變成類似于zncu3(oh)6cl2的量子自旋液體。averievite化合物材料kagome的層與層之間的距離比zncu3(oh)6cl2的大得多，使得材料性質(zhì)更偏向于二維；由于kagome層中的是四面體配位，層與層之間的是三角雙錐配位，二者的環(huán)境相差較大，使得zn2+更容易占據(jù)層間的位置，減少混排現(xiàn)象；kagome的層與層之間由cuo5三角雙錐和vo4四面體相連接，保證了材料結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，有助于材料的電子結(jié)構(gòu)調(diào)控。在目前的研究中，粉末材料已有相關(guān)報(bào)道成功摻入zn2+，得到順磁性的相關(guān)結(jié)果。

4、averievite單晶材料的生長(zhǎng)工作仍然是一個(gè)極大的挑戰(zhàn)工作，主要有以下兩方面的原因：一方面，雖然該材料發(fā)現(xiàn)至今已經(jīng)過去了25年的時(shí)間，但是目前材料的研究依然存在于粉末研究階段，目前尚未有很好的方式獲得可供基礎(chǔ)物理研究的單晶(電學(xué)、磁學(xué)、熱學(xué)等)；另一方面，該材料非一致熔融，溫度較高(t>700℃)時(shí)易分解，遇水易分解。該材料單晶遲遲無法生長(zhǎng)，極大地限制了基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究的進(jìn)展。

5、kornyakov等人報(bào)道了利用氣相法生長(zhǎng)尺寸為70-100μm的csclcu5p2o10、csclcu5v2o10、rbclcu5p2o10、kbrcu5p2o10、kclcu5p2o10、cuclcu5v2o10微晶(molecules，2021，26(7)：1833)，但其生長(zhǎng)晶體效率低，晶體尺寸小，即使延長(zhǎng)生長(zhǎng)時(shí)間也無法獲得大尺寸晶體。

6、因此，如何提供一種大尺寸且高質(zhì)量averievite化合物單晶的高效生長(zhǎng)方法是亟待解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明提供了一種生長(zhǎng)averievite化合物單晶的方法及所得單晶和應(yīng)用，通過適合的助熔劑體系獲得了毫米級(jí)的averievite化合物單晶，且生長(zhǎng)條件簡(jiǎn)單、生長(zhǎng)效率高、生長(zhǎng)周期短。

2、第一方面，本發(fā)明提供了一種生長(zhǎng)averievite化合物單晶的方法，所述averievite化合物單晶的通式為ade5o2(mo4)2，其中，a為一價(jià)金屬元素，d為viia族元素，e為二價(jià)金屬元素，m為va族或vb族元素；

3、所述方法包括如下步驟：

4、按化學(xué)計(jì)量比將化合物ad、e源和m源混合得到原料混合物；將化合物ad和化合物ed2混合得到助熔劑；

5、將原料混合物與助熔劑混合，先升溫至熔化溫度，保溫后降溫至生長(zhǎng)溫度，常壓條件下進(jìn)行晶體生長(zhǎng)，生長(zhǎng)結(jié)束后即得averievite化合物單晶。

6、第二方面，本發(fā)明提供了上述方法獲得的averievite化合物單晶，所述averievite化合物單晶的通式為ade5o2(mo4)2，其中，a為一價(jià)金屬元素，d為viia族元素，e為二價(jià)金屬元素，m為va族或vb族元素。

7、第三方面，本發(fā)明提供了上述averievite化合物單晶的應(yīng)用，所述應(yīng)用為將所述averievite化合物單晶用于研究磁性阻挫、結(jié)構(gòu)相變、量子漲落或量子糾纏。

8、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明取得了以下有益效果：

9、本發(fā)明通過合適的助熔劑體系(ad/ed2)合成averievite(ade5o2(mo4)2)化合物單晶，突破了晶體生長(zhǎng)難題，首次獲得毫米級(jí)的averievite化合物單晶，生長(zhǎng)條件簡(jiǎn)單，生長(zhǎng)效率高，生長(zhǎng)周期短，極易獲得大尺寸的單晶，過程可視化，可以通過調(diào)控生長(zhǎng)周期和降溫速率等條件進(jìn)一步對(duì)單晶尺寸進(jìn)行調(diào)控，方便快捷，所生長(zhǎng)的averievite化合物單晶能夠用于研究磁性阻挫、結(jié)構(gòu)相變、量子漲落或量子糾纏等，具有良好的應(yīng)用前景。

技術(shù)特征：

1.一種生長(zhǎng)averievite化合物單晶的方法，其特征在于，所述averievite化合物單晶的通式為ade5o2(mo4)2，其中，a為一價(jià)金屬元素，d為viia族元素，e為二價(jià)金屬元素，m為va族或vb族元素；

2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，a選自鋰、鈉、鉀、銣、銫、亞銅或銀中的一種或多種；d選自氟、氯、溴、碘或砹中的一種或多種；e選自銅、鋅或鎂中的一種或多種；m選自氮、磷、砷、銻、鉍、釩或鈮中的一種或多種。

3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，a選自銫，d選自氯，e選自銅或鋅中的一種或兩種，m選自磷或釩中的一種或兩種。

4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述e源選自eo或e2m2o7中的一種或兩種；所述m源選自m2o5或e2m2o7中的一種或兩種。

5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述原料混合物與助熔劑的質(zhì)量比為1:(3～40)；所述助熔劑中的化合物ad和化合物ed2的摩爾比為(1～9):(1～9)。

6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述熔化溫度為350～550℃，所述生長(zhǎng)溫度為550～700℃；所述升溫至熔化溫度的升溫速率為0.8～10℃/min；升溫至熔化溫度后的保溫時(shí)間為20～30h；所述降溫至生長(zhǎng)溫度的降溫速率為1～10℃/h；晶體的生長(zhǎng)周期為2天以上。

7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述按化學(xué)計(jì)量比將化合物ad、e源和m源混合得到原料混合物步驟之后，還包括將原料混合物進(jìn)行燒結(jié)得到原料粉體的步驟，然后將原料粉體與助熔劑混合。

8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述燒結(jié)的溫度為500～600℃，燒結(jié)的時(shí)間為8～15h，共計(jì)燒結(jié)2～4次。

9.如權(quán)利要求1～8任一項(xiàng)所述的方法獲得的averievite化合物單晶，所述averievite化合物單晶的通式為ade5o2(mo4)2，其中，a為一價(jià)金屬元素，d為viia族元素，e為二價(jià)金屬元素，m為va族或vb族元素。

10.如權(quán)利要求9所述的averievite化合物單晶的應(yīng)用，其特征在于，所述應(yīng)用為將所述averievite化合物單晶用于研究磁性阻挫、結(jié)構(gòu)相變、量子漲落或量子糾纏。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種生長(zhǎng)Averievite化合物單晶的方法及所得單晶和應(yīng)用，屬于晶體材料技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明所述Averievite化合物單晶的通式為ADE<subgt;5</subgt;O<subgt;2</subgt;(MO<subgt;4</subgt;)<subgt;2</subgt;，生長(zhǎng)方法包括如下步驟：按化學(xué)計(jì)量比將化合物AD、E源和M源混合得到原料混合物；將化合物AD和化合物ED<subgt;2</subgt;混合得到助熔劑；將原料混合物與助熔劑混合，先升溫至熔化溫度，保溫后降溫至生長(zhǎng)溫度，常壓條件下進(jìn)行晶體生長(zhǎng)，生長(zhǎng)結(jié)束后即得Averievite化合物單晶。本發(fā)明通過合適的助熔劑體系(AD/ED<subgt;2</subgt;)獲得了毫米級(jí)的Averievite化合物單晶，生長(zhǎng)條件簡(jiǎn)單，生長(zhǎng)效率高，生長(zhǎng)周期短，過程可視化，具有良好的應(yīng)用前景。

技術(shù)研發(fā)人員：張俊杰,劉超,范傳彥,李飛宇,楊晴晴,張雨淋,王譽(yù)儂
受保護(hù)的技術(shù)使用者：山東大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/5