Raman and Infrared Studies of Coupled PO4−3 Vibrations

Kravitz, L. C.; Kingsley, J. D.; Elkin, E. L.

doi:10.1063/1.1669918

Cited by 118 publications

(70 citation statements)

References 13 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…The up-shift nearly to the longitudinal phonon frequency amounts to 62 cm −1 for SiO 2 [3], and even to 120 cm −1 for the exceptionally strong phonon of SiC [46]. For fluorapatite, infrared-active modes are known to be at 1030 cm −1 (strong), 1042.5 cm −1 (weak), and 1091 cm −1 (medium) [49], while nano-FTIR registers a strong resonance at 1063 cm −1 (as also in hydroxyapatite) and a weak one at 1090 cm −1 , as shown in Figure 12b (for comparison we also show reflectivity spectra that nearly match for both apatites). The strong near-field resonance obviously comes from the strong infrared-active mode at 1030 cm −1 , and thus is up-shifted by 33 cm −1 .…”

Section: Discussionmentioning

confidence: 99%

Nano-FTIR chemical mapping of minerals in biological materials

et al. 2012

View full text Add to dashboard Cite

Methods for imaging of nanocomposites based on X-ray, electron, tunneling or force microscopy provide information about the shapes of nanoparticles; however, all of these methods fail on chemical recognition. Neither do they allow local identification of mineral type. We demonstrate that infrared near-field microscopy solves these requirements at 20 nm spatial resolution, highlighting, in its first application to natural nanostructures, the mineral particles in shell and bone. "Nano-FTIR" spectral images result from Fourier-transform infrared (FTIR) spectroscopy combined with scattering scanning near-field optical microscopy (s-SNOM). On polished sections of Mytilus edulis shells we observe a reproducible vibrational (phonon) resonance within all biocalcite microcrystals, and distinctly different spectra on bioaragonite. Surprisingly, we discover sparse, previously unknown, 20 nm thin nanoparticles with distinctly different spectra that are characteristic of crystalline phosphate. Multicomponent phosphate bands are observed on human tooth sections. These spectra vary characteristically near tubuli in dentin, proving a chemical or structural variation of the apatite nanocrystals. The infrared band strength correlates with the mineral density determined by electron microscopy. Since nano-FTIR sensitively responds to structural disorder it is well suited for the study of biomineral formation and aging. Generally, nano-FTIR is suitable for the analysis and identification of composite materials in any discipline, from testing during nanofabrication to even the clinical investigation of osteopathies.

show abstract

Section: Discussionmentioning

confidence: 99%

Nano-FTIR chemical mapping of minerals in biological materials

et al. 2012

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…SrHPO 4 , SrCO 3 and Yb 2 O 3 were mixed and melted in the crucible before SrF 2 were added. Yb-doping level was around 1.3×10 19 ions/cm 3 , which is equivalent to 0.1% Sr 2+ ions in the site II were replaced by Yb 3+ .…”

Section: Methodsmentioning

confidence: 99%

“…Currently 7.0 cm diameter crystals are being routinely grown that yield two laser slabs of dimension 4 x 6 x 0.75 cm 3 . However, there are several issues that can affect the yield of suitable crystals [2].…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

“…Raman spectroscopy is regarded as a sensitive technique for structural studies and has been utilized to investigate the structure of S-FAP bulk crystals as well as their structural analogs such as Ca 5 (PO 4 ) 3 F, Ba 5 (PO 4 ) 3 F, and Ca 5 (PO 4 ) 3 OH [3][4][5][6][7][8]. Furthermore, Confocal micro-Raman spectroscopy is a method developed for the study of materials in a localized space (~ excitation wavelength cubed), and it is an ideal tool to characterize and further identify the origin of the bubble core and cloudiness.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

See 1 more Smart Citation

Characterization of bubble core and cloudiness in Yb3+:Sr5(PO4)3F crystals using micro-Raman spectroscopy

Cui

Roy

Bai

et al. 2007

Journal of Applied Physics

View full text Add to dashboard Cite

Ytterbium doped strontium fluoroapatite Yb 3+ :Sr 5 (PO 4 ) 3 F (Yb: S-FAP) crystals have been used in High Average Power Laser systems as gain medium. Growth induced defects associated with the crystal often affect their performance. In order to improve the crystal quality and its optical applications, it is imperative to understand the nature of these defects. In this study, we utilize Micro-Raman spectroscopy to characterize two common growth-induced defects: bubble core and cloudiness. We find the bubble core consist of voids and microcrystals of Yb: S-FAP. These microcrystals have very different orientation from that of the pure crystal outside the bubble core.In contrast to a previous report, neither Sr 3 (PO 4 ) 2 nor Yb 2 O 3 are observed in the bubble core regions. On the other hand, the cloudy regions are made up of the host materials blended with a structural deformation along with impurities which include CaCO 3 , YbPO 4 , SrHPO 4 and Sr 2 P 2 O 7.The impurities are randomly distributed in the cloudy regions. This analysis is necessary for understanding and eliminating these growth defects in Yb:S-FAP crystals.2

show abstract

“…1). Соответствующие различия величины R для разных источников [21,24,25] зависят не только от месторождения минерала, что обусловлено рядом факторов: дефектами кристаллической структуры апа-тита, вкраплениями другой кристаллической фазы, осо-бенностями рельефа и формы отражающей поверхности образца. Дополнительный фактор связан с различиями в качестве полировки образцов и в ориентации кристалла по отношению к электрическому вектору падающего излучения.…”

unclassified

Оптические постоянные монокристалла апатита в ИК области 6-28 mum

Золотарев¹

2018

Журнал Технической Физики

View full text Add to dashboard Cite

Поступила в редакцию 25.09.2017 г. На основе измеренных поляризованных ИК спектров отражения в области 5000−350 cm −1 , полученных от естественной грани оптически прозрачного монокристалла фторапатита, методом Крамерса-Кронига вычислены составляющие комплексного показателя преломления (оптические постоянные) для ориентаций вектора излучения E c и E ⊥ c. Монокристалл фторапатита был отобран из нескольких образцов, содержал минимальное количество примесей и обладал высокой степенью кристалличности в соответствии с критериями инфракрасной (ИК) спектроскопии и спектроскопии комбинационного рассеяния. Табличные данные оптических постоянных для обыкновенного и необыкновенного лучей приведены для ИК области 6−28 µm. Проведено сравнение полученных спектров абсорбции с результатами квантово-химических расчетов, выполненных методом ab initio в рамках B3LYP-моделирования. DOI: 10.21883/OS.2018.02.45534.213-17 Физико-химические свойства апатитов, имеющих фор-мулу вида Ca 5 (PO 4 ) 3 (F, OH, Cl), активно исследуются с использованием всего арсенала физических методов [1][2][3][4]. Этот интерес к данному минералу обусловлен вариа-бельностью свойств апатитов, что находит применение в разных отраслях науки и техники. Следует также отметить, что интерес к изучению апатита обусловлен и тем обстоятельством, что он является минералом, входящим в состав костей и зубов всех животных [5][6][7]. Вариабельность свойств апатитов зависит от содержа-ния в нем конкретных примесей, изоморфно замещаю-щих катионы Са 2+ и анионы PO 3− 4 , которые являются основными элементами, формирующими кристалличе-скую решетку апатита. Методы инфракрасной (ИК) спектроскопии наиболее часто используются при изу-чении природных апатитов минерального происхожде-ния [8][9][10][11][12]. Преобладающее большинство исследований, проводимых с помощью ИК спектроскопии, выполнено на качественном уровне [10][11][12][13][14][15][16]. Вместе с тем для сопоставления результатов расчетов спектров апатитов с разными заместителями катионов и анионов, выпол-ненных в режиме ab initio, полезно знать для средней ИК области абсолютные значения величин поглощения и преломления апатитов [17,18]. Такая информация имеется для эмали дентина зуба в терагерцовой [19] и для апатита в микроволновой [20] области спектра, для которой отмечается необычный характер зависи-мости диэлектрической постоянной апатита от часто-ты по сравнению с другими минералами. Эта особен-ность касается частотной зависимости диэлектрической постоянной (ε) и ее высокого значения для образца исследованного апатита, а также сильной анизотропии ε. Так, согласно [20], для ε = 7.4, ε ⊥ = 9.5, где индексы и ⊥ означают ориентацию электрического вектора E внешнего электромагнитного поля по отношению к оси c кристалла, которая совпадает с направлением оптической оси этого кристалла. Для средней ИК об-ласти информация по оптическим постоянным апатита практически отсутствует, за исключением работы [21], в которой данные, полученные методом классического дисперсионного анализа, представлены в виде парамет-ров осцилляторо...

show abstract

Raman and Infrared Studies of Coupled PO4−3 Vibrations

Cited by 118 publications

References 13 publications

Nano-FTIR chemical mapping of minerals in biological materials

Nano-FTIR chemical mapping of minerals in biological materials

Characterization of bubble core and cloudiness in Yb3+:Sr5(PO4)3F crystals using micro-Raman spectroscopy

Оптические постоянные монокристалла апатита в ИК области 6-28 mum

Contact Info

Product

Resources

About