一种生长Averievite化合物单晶的方法及所得单晶和应用
本发明涉及晶体材料，尤其涉及一种生长averievite化合物单晶的方法及所得单晶和应用。
背景技术：
1、本发明背景技术中公开的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
2、averievite——ade5o2(mo4)2(a＝cu+、cs+、rb+、k+；d＝cl-、br-；e＝cu2+、
3、zn2+、mg2+；m＝v5+、p5+)家族化合物因其独特的结构特征被认为是非常有希望实现量子自旋液体态的候选材料。zncu3(oh)6cl2被认为是目前最接近量子自旋液体的候选材料，cu2+构成的kagome层是磁性阻挫的来源。averievite，尤其是csclcu5v2o10和csclcu5p2o10，具有与zncu3(oh)6cl2类似的cu2+构成的kagome层，可以通过无磁性离子，例如zn2+、mg2+等对层间cu2+进行取代，使得材料转变成类似于zncu3(oh)6cl2的量子自旋液体。averievite化合物材料kagome的层与层之间的距离比zncu3(oh)6cl2的大得多，使得材料性质更偏向于二维；由于kagome层中的是四面体配位，层与层之间的是三角双锥配位，二者的环境相差较大，使得zn2+更容易占据层间的位置，减少混排现象；kagome的层与层之间由cuo5三角双锥和vo4四面体相连接，保证了材料结构的稳定性，有助于材料的电子结构调控。在目前的研究中，粉末材料已有相关报道成功掺入zn2+，得到顺磁性的相关结果。
4、averievite单晶材料的生长工作仍然是一个极大的挑战工作，主要有以下两方面的原因：一方面，虽然该材料发现至今已经过去了25年的时间，但是目前材料的研究依然存在于粉末研究阶段，目前尚未有很好的方式获得可供基础物理研究的单晶(电学、磁学、热学等)；另一方面，该材料非一致熔融，温度较高(t>700℃)时易分解，遇水易分解。该材料单晶迟迟无法生长，极大地限制了基础研究和应用研究的进展。
5、kornyakov等人报道了利用气相法生长尺寸为70-100μm的csclcu5p2o10、csclcu5v2o10、rbclcu5p2o10、kbrcu5p2o10、kclcu5p2o10、cuclcu5v2o10微晶(molecules，2021，26(7)：1833)，但其生长晶体效率低，晶体尺寸小，即使延长生长时间也无法获得大尺寸晶体。
6、因此，如何提供一种大尺寸且高质量averievite化合物单晶的高效生长方法是亟待解决的问题。
技术实现思路
1、有鉴于此，本发明提供了一种生长averievite化合物单晶的方法及所得单晶和应用，通过适合的助熔剂体系获得了毫米级的averievite化合物单晶，且生长条件简单、生长效率高、生长周期短。
2、第一方面，本发明提供了一种生长averievite化合物单晶的方法，所述averievite化合物单晶的通式为ade5o2(mo4)2，其中，a为一价金属元素，d为viia族元素，e为二价金属元素，m为va族或vb族元素；
3、所述方法包括如下步骤：
4、按化学计量比将化合物ad、e源和m源混合得到原料混合物；将化合物ad和化合物ed2混合得到助熔剂；
5、将原料混合物与助熔剂混合，先升温至熔化温度，保温后降温至生长温度，常压条件下进行晶体生长，生长结束后即得averievite化合物单晶。
6、第二方面，本发明提供了上述方法获得的averievite化合物单晶，所述averievite化合物单晶的通式为ade5o2(mo4)2，其中，a为一价金属元素，d为viia族元素，e为二价金属元素，m为va族或vb族元素。
7、第三方面，本发明提供了上述averievite化合物单晶的应用，所述应用为将所述averievite化合物单晶用于研究磁性阻挫、结构相变、量子涨落或量子纠缠。
8、与现有技术相比，本发明取得了以下有益效果：
9、本发明通过合适的助熔剂体系(ad/ed2)合成averievite(ade5o2(mo4)2)化合物单晶，突破了晶体生长难题，首次获得毫米级的averievite化合物单晶，生长条件简单，生长效率高，生长周期短，极易获得大尺寸的单晶，过程可视化，可以通过调控生长周期和降温速率等条件进一步对单晶尺寸进行调控，方便快捷，所生长的averievite化合物单晶能够用于研究磁性阻挫、结构相变、量子涨落或量子纠缠等，具有良好的应用前景。
技术特征：
1.一种生长averievite化合物单晶的方法，其特征在于，所述averievite化合物单晶的通式为ade5o2(mo4)2，其中，a为一价金属元素，d为viia族元素，e为二价金属元素，m为va族或vb族元素；
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，a选自锂、钠、钾、铷、铯、亚铜或银中的一种或多种；d选自氟、氯、溴、碘或砹中的一种或多种；e选自铜、锌或镁中的一种或多种；m选自氮、磷、砷、锑、铋、钒或铌中的一种或多种。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，a选自铯，d选自氯，e选自铜或锌中的一种或两种，m选自磷或钒中的一种或两种。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述e源选自eo或e2m2o7中的一种或两种；所述m源选自m2o5或e2m2o7中的一种或两种。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述原料混合物与助熔剂的质量比为1:(3～40)；所述助熔剂中的化合物ad和化合物ed2的摩尔比为(1～9):(1～9)。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述熔化温度为350～550℃，所述生长温度为550～700℃；所述升温至熔化温度的升温速率为0.8～10℃/min；升温至熔化温度后的保温时间为20～30h；所述降温至生长温度的降温速率为1～10℃/h；晶体的生长周期为2天以上。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述按化学计量比将化合物ad、e源和m源混合得到原料混合物步骤之后，还包括将原料混合物进行烧结得到原料粉体的步骤，然后将原料粉体与助熔剂混合。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述烧结的温度为500～600℃，烧结的时间为8～15h，共计烧结2～4次。
9.如权利要求1～8任一项所述的方法获得的averievite化合物单晶，所述averievite化合物单晶的通式为ade5o2(mo4)2，其中，a为一价金属元素，d为viia族元素，e为二价金属元素，m为va族或vb族元素。
10.如权利要求9所述的averievite化合物单晶的应用，其特征在于，所述应用为将所述averievite化合物单晶用于研究磁性阻挫、结构相变、量子涨落或量子纠缠。
技术总结
本发明公开了一种生长Averievite化合物单晶的方法及所得单晶和应用，属于晶体材料技术领域。本发明所述Averievite化合物单晶的通式为ADE<subgt;5</subgt;O<subgt;2</subgt;(MO<subgt;4</subgt;)<subgt;2</subgt;，生长方法包括如下步骤：按化学计量比将化合物AD、E源和M源混合得到原料混合物；将化合物AD和化合物ED<subgt;2</subgt;混合得到助熔剂；将原料混合物与助熔剂混合，先升温至熔化温度，保温后降温至生长温度，常压条件下进行晶体生长，生长结束后即得Averievite化合物单晶。本发明通过合适的助熔剂体系(AD/ED<subgt;2</subgt;)获得了毫米级的Averievite化合物单晶，生长条件简单，生长效率高，生长周期短，过程可视化，具有良好的应用前景。
技术研发人员：张俊杰,刘超,范传彦,李飞宇,杨晴晴,张雨淋,王誉侬
受保护的技术使用者：山东大学
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5