В настоящее время одной из наиболее актуальных задач материаловедения является синтез материалов с необходимым комплексом физико-химических свойств.
Термин "шпинель" возник как имя красного драгоценного камня, хотя камень встречается также в виде различных оттенков розового, фиолетового и синего цветов. Шпинели с глубоким красным цветом часто ошибочно принимают за рубины и другие крупные красные камни. Несмотря на то, рубин и шпинель внешне похожи, периодическое расположение атомов в этих кристаллах отличается.
Оксиды металлов, имеющих структуру шпинели, AB2O4, являются важными материалами и представляют большой интерес для исследователей.
Шпинельный класс оксидов, AB2O4, где А и В представляют собой различные катионы,а O-кислород, принадлежит к пространственной группе Fd3m (Oh7), с кубической решеткой, состоящей из 8 молекул в элементарной ячейке, в общей сложности из 56 атомов. Эта пространство группа относится к точечной группе О, имеющей характеры представленные в Таблице 1. Элементарная ячейка шпинели показана на рисунке 1. Из-за большого числа атомов в элементарной ячейке шпинели, он является общим. Тетраэдрическая часть, АО4 состоит из катионов в центре куба и четырех атома кислорода в несмежных углах.Октаэдрических блок состоит из катионов окруженных шестью атомами кислорода, образующих BO6 октаэдр.Тетраэдры в решетке шпинели изолированы друг от друга. Два атома кислорода распределяются между соседними октаэдрами.
Таблица 1. Таблица характеров точечной группы Oh.
Рис.1 Элементарная ячейка шпинели AB2O4 . Для упрощения показана только передняя часть ячейки.
На кафедре Нанотехнологии Физического факультета ЮФУ в даныый момент изучаются шпинели следующих составов: NiFeCr2O4,NiCr2O4,NiCuCr2O4,CoNiCr2O4,CoCuCr2O4,CoFeCr2O4,CoCr2O4,MnCr2O4 при различных концентрациях компонентов. Исследования проводятся на спектрометре Renishaw.
В ходе исследования были получены сотни спектров КР, а также проведен их анализ. Наибольший интерес представляют спектры CoCuCrO и CoFeCrO с содержанием Cu и Fe относительно Co 10%.
Рис.2 Спектр CoFeCrO Fe10%
Рис.3 Спектр CoCuCrO Cu10%
Спектры разного цвета обозначают разные области образца (образец исследовался в случайным образом выбранных точках)
Образование структуры в районе 600см-1 предположительно связано с образованием обратной шпинели, однако исследования в данной области еще ведутся. Работа в данный момент находится в фазе теоретического объяснения спектров и значительные успехи в данной области планируются на конец 2012 года.