1
VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM
VIỆN KHOA HỌC VẬT LIỆU

  
NGUYỄN TRỌNG THÀNH NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH HOLE-BURNING PHỔ BỀN VỮNG
TRONG MỘT SỐ VẬT LIỆU THỦY TINH ÔXIT PHA TẠP Eu

Chuyên nghành: Vật liệu quang học, quang điện tử và quang tử
Mã số: 62.44.01.27 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC VẬT LIỆU

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
1. GS. TSKH. VŨ XUÂN QUANG
2. GS. TS. NGUYỄN QUANG LIÊM

HÀ NỘI - 2015


HÀ NỘI - 2015

3

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi dưới sự
hướng dẫn khoa học của GS. TSKH. Vũ Xuân Quang và GS. TS.
Nguyễn Quang Liêm. Các số liệu và kết quả được trình bày trong luận
án cũng như trong các công bố khoa học của tôi cùng các cộng sự là
trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác.

Tác giả luận án
5

MỤC LỤC

Trang phụ bìa
Lời cam đoan
Lời cảm ơn
Mục lục
Danh mục các ký hiệu và chữ viết tắt
Danh mục các hình vẽ trong luận án
Danh mục các bảng trong luận án

Đề mục

Trang
Mở đầu…………………………………………………………………
1
Chƣơng 1: Tổng quan lý thuyết ……………………… ………… .
4
1.1
Vật liệu thủy tinh pha tạp đất hiếm…………………… … .
4

1.1.1
Cấu trúc chung của thủy tinh . ………………. … . . .
4

1.2.3
Phổ quang học của ion Eu
3+
trong nền thủy tinh…. . …
18
1.3
Phương pháp phổ hole-burning…………………… . . . . . …
20

1.3.1
Hiện tượng hole burning …………………… . . . ….
20

1.3.2
Một số cơ chế của hiện tượng hole burning … ………
25

1.3.3
1.3.4
Một số kết quả nghiên cứu về vật liệu hole burning
Huỳnh quang vạch hẹp …………………… . . . . . . .
29
30
1.4
Lý thuyết Judd-Ofelt và phương pháp xác định thông số cường
độ các chuyển dời quang học của ion đất hiếm …… … . . . . . . .
33

1.4.1
Lý thuyết Judd – Ofelt ……………………….…………

2.2
Các phương pháp nghiên cứu cấu trúc vật liệu……… . . . …….
51

2.2.1
Phương pháp nhiễu xạ tia X …………… ……
51

2.2.2
Phương pháp phổ hấp thụ hồng ngoại ………. . . . ……
51
2.3
Các phương pháp nghiên cứu chất quang của vật liệu . . . …
52

2.3.1
Phương pháp phổ hấp thụ quang học……….………….
52

2.3.2
Phương pháp phổ quang huỳnh quang, kích thích huỳnh
quang …………… . . . . . . . . . . . . . . . . … . . . . …….

53

2.3.3
Phương pháp nhiệt phát quang……………. . . . . . …….
54
2.4
Phương pháp phổ huỳnh quang vạch hẹp và phổ hole burning

Chiết suất của vật liệu. ………………………………
61
3.2
Phân tích cấu trúc vật liệu……………………………………….
62

3.2.1
Giản đồ nhiễu xạ tia X………………………………….
62

3.2.2
Phổ hấp thụ hồng ngoại…………………………………
63
3.3
Phổ quang học của ion Eu
3+
trong thủy tinh . . . . . . . . . . . . …
65

3.3.1
Phổ hấp thụ quang học. . . . . … . . . . . . . . . . . . . . . .
65

3.3.2
Phổ kích thích huỳnh quang và phonon-sideband
70
7 3.3.3

, CaF
2
.B
2
O
3
.Al
2
O
3
: Eu
3+
,
Na
2
O.Al
2
O
3
.B
2
O
3
: Eu
3+
và Al
2
O
3
.SiO

3+
……….………
89

4.3.1
Thời gian sống của mức kích thích
5
D
0
…… . …….
89

4.3.2
Tỉ số phân nhánh …………………………… …….
93

4.3.3
Tiết diện ngang phát xạ cưỡng bức ……… . . ……
93

4.3.4
Tỉ số cường độ huỳnh quang …………………
94
Kết luận chương 4……………………………… ………………
99 Chƣơng 5: Một số kết quả nghiên cứu mới phổ huỳnh quang vạch
hẹp, phổ hole burning và quá trình hole burning của vật liệu thủy
tinh fluoroaluminoborate Na, Ca và aluminosilicate pha tạp ion Eu

, B
22
và B
2

105
5.2
Quá trình hole burning của thủy tinh 10Al
2
O
3
.90SiO
2
: Eu
3+
;
16NaF.73B
2
O
3
.8Al
2
O
3
: Eu
3+
và 16CaF
2
.73B
2

129
Phụ lục……………………………………………………………………
142
9
Tâm khuyết tật E’ Al (Aluminum E′-defect center)
Tâm lỗ trống oxy Al (Aluminum oxygen hole center)
Tâm khuyết tật E’ B (Boron E′-defect center)
Tâm lỗ trống oxy B (Boron oxygen hole center)
Oxy cầu nối (Bridging oxygen)
Tâm điện tử B (Boron electron center)
Trạng thái truyền điện tích (Charge transfer state)
Lưỡng cực điện (Electric dipole)
Cộng hưởng thuận từ điện tử (Electron paramagnetic resonance)
Cộng hưởng spin điện tử (Electron spin resonance)
Huỳnh quang vạch hẹp (Fluorescence line narrowing)
Tâm lỗ trống (Hole center)
Hole burning
Hồng ngoại (Infrared)
Lưỡng cực từ (Magnetic dipole)
Oxy không cầu nối (Non-bridging oxygen)
Tâm lỗ trống oxy không cầu nối (Non-bridging oxygen hole center)
Hồng ngoại gần (Near infrared)
Cộng hưởng từ hạt nhân (Nuclear magnetic resonance)
Hole burning không quang hóa (Non-photochemical hole burning) Hấp
thụ quang học (Optical absorption )
Hole burning quang ion hóa (Photo-ionnization hole burning)
Quang huỳnh quang (Photoluminescence)
Kích thích huỳnh quang (Photoluminescence excitation)
10

PSB
PEL
PET
PMT

11 DANH MỤC CÁC HÌNH TRONG LUẬN ÁN

Hình
Chú thích
Trang
Hình 1.1
Sự sắp xếp các nguyên tử trong mạng ngẫu nhiên liên tục
của vật liệu tinh thể thạch anh SiO
2
, các chấm nhỏ là nguyên
tử kim loại, chấm đen to là nguyên tử ôxy. Mạng được biểu
diễn theo hai chiều.
5
Hình 1.2
Sự sắp xếp các nguyên tử trong mạng ngẫu nhiên liên tục

O
3
. Chấm tròn nhỏ là
nguyên tử B, chấm đen to là nguyên tử oxy. 7
Hình 1.5
Đơn vị cấu trúc các nhóm điển hình trong mạng thủy tinh
borate, (1) vòng boroxol; (2) đơn vị pentaborate; (3) đơn vị
triborate; (4) đơn vị diborate; (5) đơn vị metaborate; (6)
chuỗi metaborate; (7) BO
4
tetrahedron; (8) đơn vị
pyroborate; (9) đơn vị orthoborate; (10) boron–oxygen
tetrahedron với 2 nguyên tử oxy cầu nối và 2 nguyên tử oxy
không cầu nối.
8
Hình 1.6
Giản đồ minh họa tâm khuyết tật trong thủy tinh (a) vacancy
oxy; (b) tâm E′; và (c) tâm E″.

10
Hình 1.7

) và (e) tâm lỗ trống oxy Al (AlOHC).

14
Hình 1.10
Sơ đồ các dịch chuyển phát xạ đặc trưng của ion Eu
3+

19
Hình 1.11
Giản đồ minh họa sự mở rộng vạch đồng nhất và không
đồng nhất của các tâm hấp thụ trong vật tinh thẻ hoàn hảo và
tinh thể thực. 21
12

Hình 1.12
Minh họa sự hình thành hole trong phổ hấp thụ: Г
ih
là độ
rộng vạch không đồng nhất, Г
h
là độ rộng vạch đồng nhất.
ω
L
là tần số ánh sáng la-de. Sau quá trình hole-burning ở tần

tần số phù hợp với các mức tách tứ cực.

27
Hình 1.15
Giản đồ minh họa cơ chế quang ion hóa hole burning ở vật
liệu thủy tinh pha tạp Sm
2+
(cho 2 quá trình: 1 photon và 2
photon). 28
Hình 1.16
Nguyên lí kích thích lọc lựa và phổ huỳnh quang vạch hẹp
của ion Eu
3+
trong vật liệu thủy tinh.

31
Hình 2.1
Quy trình chế tạo vật liệu thủy tinh bằng phương pháp
nóng chảy.

50
Hình 2.2
Thiết bị đo phổ hồng ngoại IMPACT-410, NICOLET Viện
Hóa học.

3+
trong nền
fluoroalumninoborate Na và Ca (a) và aluminosilicate (b)

60
Hình 3. 2
Giản đồ nhiễu xạ tia X của các mẫu C16, N16 và AS5.
62
Hình 3. 3
Phổ hấp thụ hồng ngoại của mẫu C16
63
Hình 3. 4
Phổ hấp thụ hồng ngoại của mẫu N16
63
Hình 3. 5
Phổ hấp thụ hồng ngoại của mẫu AS5.
63
Hình 3. 6
Phổ hấp thụ của mẫu thủy tinh AS5 đo ở nhiệt độ phòng.
66
Hình 3. 7
Phổ hấp thụ của mẫu thủy tinh C16, N16 và NAB2 trong
vùng khả kiến và vùng hồng ngoại gần.

66
13

Hình 3. 8
Đường cong đạo hàm bậc nhất của độ hấp thụ tương ứng với
các mẫu C16, N16, NAB2, AS5 và C10.

Hình 3.11
Phổ phonon sideband (PSB) của các chuyển dời điện tử
thuần túy
7
F
0

5
D
0
,
7
F
0

5
D
1
và
7
F
0

5
D
2
của ion Eu
3+
trong
một số vật liệu thủy tinh fluoroaluminoborate Na và Ca

thủy tinh fluoroaluminoborate Na và Ca pha tạp Eu
3+
: (a)
NAB2, (b) N16, (c) N20, (d) C16, (e) C10, (f) C15. 73
Hình 3.14
Phổ phonon side band của chuyển dời
7
F
0

5
D
2
của vật liệu
thủy tinh fluoroaluminoborate Na và Ca pha tạp Eu
3+
: (a)
NAB2, (b) N16, (c) N20, (d) C16, (e) C10, (f) C15. 73
Hình 3.15
Phổ huỳnh quang của các mẫu thủy tinh pha tạp ion Eu
3+
(a)
mẫu AS5, (b) mẫu NAB2, (c) mẫu N16, (d) mẫu C16, đo ở
nhiệt độ phòng, kích thích bằng bước sóng 463 nm.

xạ 612 nm do chuyển dời
5
D
0
→
7
F
2
của ion Eu
3+
của các mẫu
thủy tinh: (a) C16; (b) N16; (c) NAB2; (d) AS5. 91
Hình 4.4
Đường cong suy giảm cường độ huỳnh quang của dải phát
xạ 612 nm do chuyển dời
5
D
0
→
7
F
2
của ion Eu
3+
của các mẫu
thủy tinh: (a) C16; (b) N16; (c) NAB2; (d) AS5. Đồ thị được
biểu diễn theo hệ trục semi-log

-1103
Hình 5.5
Phổ FLN và các thành phần Stark thuộc
7
F
1
của mẫu C16, đo
ở nhiệt độ 7K, vạch kích thích 17385 cm
-1104
Hình 5.6
Phổ FLN và các thành phần Stark thuộc
7
F
1
của mẫu NAB2,
đo ở nhiệt độ 7K, vạch kích thích 17337 cm
-1

104
Hình 5.7
Phổ FLN của vật liệu thủy tinh 25Na
2
O.50B
2

1
tương ứng với ion Eu
3+
ở vị
trí I và II phụ thuộc vào năng lượng kích thích
7
F
0
→
5
D
0
của
mẫu NAB2 (hình trái), mẫu C16 (hình phải) 106
Hình 5.9
Thông số trường tinh thể B
20
và B
22
của các mẫu NAB2 và
C16 phụ thuộc vào năng lượng kích thích
7
F
0
→
5
D

3+
(hình phải, trích dẫn từ tài liệu
[130]).

108
Hình 5.11
Phổ PSHB của mẫu AS5, N16 và C16 trước và sau chiếu xạ
tia X. Mẫu AS5 được chiếu bức xạ laser 17319 cm
-1
đo ở 77
K, mẫu C16 được chiếu bức xạ laser 17362 cm
-1
và mẫu N16
được chiếu bức xạ laser 17288 cm
-1
. đo tại 7 K.
114
Hình 5.12a
Phổ PSHB của mẫu AS5 đã chiếu xạ tia X, (a) trước khi
chiếu bức xạ laser, đo ở 77K; (b) và (c) sau khi chiếu bức xạ
laser 17319 cm
-1
, đo ở 77K và 290K; (d) và (e) sau khi chiếu
bức xạ laser 17281 cm

115
Hình 5.14a
Phổ PSHB của mẫu C16, trước và sau khi chiếu bức xạ laser
17362 cm
-1
, nhiệt độ từ 7K đến 75 K.

116
Hình 5.14b
Phổ hole của mẫu C16 sau khi chiếu bức xạ laser 17362 cm
-
1
, nhiệt độ khảo sát từ 7K đến 75 K.

116
Hình 5.15
Minh họa quá trình tạo hole và làm đầy hole giữa hai trạng
thái của hệ 2 mức, độ lớn của V tương ứng với độ lớn rào
năng lượng kích hoạt [99]. 114
15

Hình 5.16
Đường biểu diễn diện tích phổ hole đã chuẩn hóa như là một
hàm của nhiệt độ (mẫu N16)

115
Hình 5.17a

= 20 kV, I
A
=
5mA, đo tại 100
o
C. 119
Hình 5.20
Phổ huỳnh quang của mẫu AS5 được kích thích bằng tia X,
khoảng thời gian khác nhau từ 0 đến 16 giờ, chế độ phát tia
X (Cu-Kα) 20 kV, 5mA. 120
Hình 5.21
Phổ huỳnh quang và sự biến thiên cường độ dải phát xạ 435
nm và dải phát xạ của Eu
3+
phụ thuộc thời gian chiếu tia X.

120
Hình 5.22
Phổ hấp thụ UV-Vis của thủy tinh aluminosilicate trước và
sau chiếu xạ tia X [trích tài liệu 90].

121
Hình 5.23
Phổ ESR của thủy tinh aluminosilicate pha tạp Eu


16 DANH MỤC CÁC BẢNG TRONG LUẬN ÁN

Bảng
Chú thích
Trang
1.1
Toán tử chuyển dời và quy tắc lọc lựa (của ion RE tự do ).
17
1.2
Các hiện tượng tìm được từ phương pháp hole burning phổ bền
vững [8].

Năng lượng và các nhóm dao động tương ứng của các mẫu thủy
tinh N16, C16 và AS5.

65
3.4
Giá trị năng lượng đỉnh hấp thụ của ion Eu
3+
trong các mẫu thủy
tinh fluoroaluminoborate Na và Ca, aluminosilicate.

68
3.5
Giá trị thông số liên kết (

,

) của Eu
3+
trong các mẫu thủy
tinh đã chế tạo và thủy tinh aluminosilicate

69
3.6
Năng lượng phonon và hằng số liên kết điện tử - phonon tính từ
phổ phonon side band của chuyển dời điện tử thuần túy
7
F
0

5

Năng lượng phonon và hằng số liên kết điện tử - phonon tính từ
phổ phonon side band của chuyển dời điện tử thuần túy
7
F
0

5
D
2
của ion Eu
3+
trong vật liệu thủy tinh fluoroaluminoborate
Na và Ca.
75
4.1
Giá trị thông số cường độ Ω
2
, Ω
4
và

Ω
6
tính từ phổ huỳnh
quang.

85

D
0
→
7
F
J
(J = 0,1, 2, 3,
4, 5, 6) của hệ mẫu thủy tinh pha tạp ion Eu
3+
. 97
4.5
Kết quả tính tiết diện ngang phát xạ cưỡng bức của các dải phát
xạ tương ứng với các chuyển dời quang học
5
D
0

7
F
1
,
5
D
0

7
F

3+
của hệ mẫu đã chế tạo và trích dẫn từ tài liệu.

99
5.1
Số mức suy biến năng lượng của ion đất hiếm tương ứng với số
lượng tử J và vị trí đối xứng [3].

102
5.2
Vị trí năng lượng các mức Stark trạng thái
7
F
1
của ion Eu
3+
ở vị
trí I và II, tương ứng với năng lượng kích thích và các thông số
trường tinh thể B
20
, B
22
và B
2.
(mẫu thủy tinh NAB2). 109
5.3
Vị trí năng lượng các mức Stark trạng thái

18

MỞ ĐẦU

Phổ bền vững hole-burning (Persistent Spectral Hole Burning - PSHB) là hiện
tượng vật lý được hai tác giả Gorokhovski và Kharlamov phát hiện và công bố lần
đầu tiên vào năm 1974. Ngay sau đó, hiện tượng này đã thu hút sự quan tâm của
nhiều nhà khoa học bởi khả năng ứng dụng chúng để tạo ra bộ nhớ quang học dung
lượng lớn (~10
12
bit/cm
2
) dựa trên nguyên lý lọc lựa tần số. Điều này có thể là một
bước tiến lớn đối các bộ nhớ truyền thống như đĩa CD, DVD có dung lượng cỡ 10
8

O
15
: Eu
3+
, YAlO
3
: Eu
3+
và LaF
3
: Ho
3+
v.v tại nhiệt độ thấp khoảng 1  4 K [38].
Trong những năm gần đây, hiện tượng này đã được ghi nhận khá dễ dàng ở vật liệu
thuỷ tinh vô cơ như Al
2
O
3
/SiO
2
; Ge
2
O/SiO
2
; Na
2
O/B
2
O
3

3+
với tỉ
lệ thành phần nền và tạp khác nhau.
- Nghiên cứu cấu trúc và tính chất quang của vật liệu chế tạo được bằng một số
phương pháp quang phổ.
- Nghiên cứu sự ảnh hưởng của trường ligand (gồm liên kết điện tử-phonon, độ bất
đối xứng trường tinh thể và độ đồng hóa trị Eu-ligand) tới tính chất phổ của ion
Eu
3+
thông qua bộ giá trị thông số cường độ (Ω
2,4,6
) các chuyển dời quang học của
ion Eu
3+
.
- Nghiên cứu quá trình hình thành phổ hole burning của ion Eu
3+
và tìm hiểu mối
quan hệ cũng như vai trò của các tâm khuyết tật mạng đối với quá trình trên. Đây
cũng là phần mục tiêu quan trọng của đề tài luận án.

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài luận án.
Ý nghĩa khoa học: Cho tới nay, 2 phương pháp quang phổ phân giải bước sóng
cao được dùng nhiều để phân tích cấu trúc của các vạch zero-phonon là phương
pháp huỳnh quang vạch hẹp (Fluorescence Line Narrowing, FLN) và phương pháp
20

phổ hole-burning, ở đó xảy ra các quá trình hấp thụ, kích thích và phát xạ cộng
hưởng của các tâm quang học. Khác với phương pháp huỳnh quang vạch hẹp,
phương pháp phổ hole burning không đòi hỏi phải dùng những máy quang phổ phân

2
O
3
.90SiO
2
; Na
2
O.Al
2
O
3
.B
2
O
3
; 16NaF.73B
2
O
3
.8Al
2
O
3
và
16CaF
2
.73B
2
O
3

rộng của vạch phổ bị ảnh hưởng bởi sự phân bố ngẫu nhiên của môi trường lân cận.
Về công nghệ chế tạo thủy tinh thường đơn giản hơn so với chế tạo vật liệu tinh thể,
các thông số của qui trình chế tạo như áp suất, nhiệt độ, thời gian v.v không bị đòi
hỏi khắt khe và dễ dàng thay đổi để đạt được tính chất của vật liệu như mong đợi.
Những nghiên cứu về vật liệu thủy tinh pha tạp đất hiếm luôn được quan tâm bởi
chúng không chỉ có ý nghĩa quan trọng đối với lĩnh vực nghiên cứu cơ bản mà còn
trong lĩnh vực nghiên cứu ứng dụng.

1.1.1 Cấu trúc chung của thủy tinh
Trong lĩnh vực khoa học vật liệu, thủy tinh là vật liệu vô cơ được chế tạo bằng
cách nung nóng chảy sau đó được làm lạnh đến trạng thái đông cứng nhưng không
bị kết tinh [15]. Theo định nghĩa này, điểm đặc trưng của thủy tinh là vật liệu không
kết tinh hay vật liệu vô định hình. Hình 1.1 và 1.2 minh họa sự sắp xếp các nguyên
22

tử tương ứng trong mạng của tinh thể và
thủy tinh. Trong cấu trúc của vật liệu tinh
thể các nguyên tử được sắp xếp tuần hoàn
tới trật tự xa, trong khi sự đông cứng của
vật liệu thủy tinh chỉ tạo ra sự sắp xếp các
nguyên tử tương tự tuần hoàn trong một
trật tự gần [17, 18].

1.1.2. Mô hình mạng ngẫu nhiên
Trong những năm đầu 1930,
Zachariasen đã sử dụng phương pháp
nhiễu xạ tia X để so sánh cấu trúc của vật
liệu tinh thể và vật liệu vô định hình và
thấy rằng các đặc tính cơ học của thủy
tinh tương tự như tinh thể có cùng thành

liệu thủy tinh silica (SiO
2
), các chấm
tròn nhỏ là nguyên tử kim loại, chấm
tròn to là nguyên tử ôxy. Mạng được
biểu diễn theo hai chiều. [32]
23

- Số phối vị oxy với các cation mạng là nhỏ hơn 4.
- Oxy trong khối đa diện liên kết chung với nhau qua góc chứ không chung cạnh
hay chung mặt.
- Ít nhất là có ba góc của mỗi oxy trong khối đa diện phải được liên kết chung để hình
thành một mạng liên kết 3 chiều.
Từ đó tác giả kết luận rằng chỉ có một số ít các oxit có khả năng hình thành thủy
tinh như: B
2
O
3
, SiO
2
, GeO
2
, P
2
O
5
, P
2
O
3

2
O
3
, SiO
2
, GeO
2
, P
2
O
5
, As
2
O
5
và
As
2
O
3
đã được dùng để chế tạo thủy tinh pha lê. Ngoài ra, có thể bổ xung các oxit
kim loại khác như kim loại kiềm, kiềm thổ và kim loại chuyển tiếp để tạo ra sự thay
đổi về cách sắp xếp các nguyên tử trong mạng và hình thành loại thủy tinh oxit
phức hợp, tuy nhiên đòi hỏi là [16]:
- Vật liệu phải chứa một tỷ lệ cao các cation (M) được bao quanh bởi tứ diện oxy
(MO
4
)

hoặc tam giác oxy (MO

3+
chỉ có thể thay thế
vị trí Si
4+
hay Ge
4+
hay các ion thuộc thành phần mạng chủ [126]. Từ đó, khái niệm
về thủy tinh phức hợp được đưa ra, chúng gồm hai thành phần chính: các oxit hình
thành mạng (network-former) và các oxit biến đổi mạng (network-modifier). Thông
thường các thành phần biến đổi mạng là các oxit của nhôm, kim loại kiềm hay kiềm
thổ, những ion kim loại này khi tham gia vào mạng chủ sẽ phá vỡ các liên kết ôxy
cầu nối, BO, và tạo ra các ôxy không cầu nối, NBO. Tùy thuộc vào hóa trị của ion
kim loại biến đổi mạng mà số các NBO được tạo ra là khác nhau [19].
24

Các ion kim loại kiềm rất linh động
nhưng sự khuếch tán của chúng cũng dễ
bị hạn chế nếu trong thủy tinh có thêm
thành phần kim loại kiềm khác, hiện
tượng này được biết đến như là hiệu ứng
hỗn hợp kiềm (mixed alkali effect), ở đó
giá trị của một số đại lượng vật lý như
độ dẫn nhiệt, điện hay năng lượng vùng
cấm, v.v sẽ thay đổi bất thường tại một
tỉ lệ nào đó của hai thành phần kim loại
kiềm này [5]. Việc bổ sung các thành
phần biến đổi mạng trở nên quan trọng
nhằm phân biệt hai loại ôxy BO và NBO
trong thủy tinh. BO chỉ kết nối với hai
cation, trong khi NBO chỉ liên kết với

3
trong
thủy tinh borate B
2
O
3
. Chấm tròn nhỏ là
nguyên tử B, chấm tròn to là nguyên tử
ôxy [32].
25

thành mạng hoặc là thành phần biến đổi mạng, vì thế những oxit này được biết đến
như là các oxit trung gian hay mạng trung gian.
1.1.3. Cấu trúc thủy tinh borate
Cấu trúc và các tính chất vật lý của thủy tinh borate đã được nghiên cứu khá
nhiều, trong đó nhóm cấu trúc cơ bản B
2
O
3
được phát hiện bởi các phương pháp
như phổ tán xạ Raman, cộng hưởng từ hạt nhân (NMR) [20-23].
(1) (2)
(3)
(4)
(5) (6)
(7) (8)
(9) (10)

Hình 1.5. Đơn vị cấu trúc các nhóm điển hình trong mạng thủy tinh
borate, (1) vòng boroxol; (2) đơn vị pentaborate; (3) đơn vị triborate; (4)