Γρανάτης αργιλίου-υττρίου

Ο **Γρανάτης Αργιλίου-Υττρίου** (**ΓΑΥ**, αγγλικά **''Y**ttrium **A**luminium **G**arnet*, *'YAG**) είναι συνθετικό [[κρύσταλλος|κρυσταλλικό υλικό]] τύπου [[γρανάτης|γρανάτη]], με [[μοριακός τύπος|εμπειρικό τύπο]] επαναλαμβανόμενου συγκροτήματος [[ύττριο|Y]]<sub>3</sub>[[αργίλιο|Al]]<sub>3</sub>[[οξυγόνο|O]]<sub>12</sub>. Είναι, ακόμη, μια από τις τρεις φάσεις συνθέτου αργιλίου-υττρίου. Οι άλλες δύο (2) είναι το μονοκλινές αργιλίου-υττρίου (YAM, Y<sub>4</sub>A<sub>l2</sub>O<sub>9</sub>) και ο [[περοβσκίτης]] αργιλίου-υττρίου (YAP, YAlO<sub>3</sub>).

Ο γρανάτης αργιλίου-υττρίου, όπως ο γρανάτης και το [[ζαφείρι]], δεν έχει χρήσεις ως μέσο [[λέιζερ]], όταν είναι χημικά καθαρό. Ωστόσο, αφού χημειοδιεγερθεί με το κατάλληλο [[ιόν]], ο γρανάτης αργιλίου-υττρίου χρησιμοποιείται συχνά ως υλικό υποδοχής για διάφορα [[λέιζερ στερεάς κατάστασης]]. [[Χημικό στοιχείο|Χημικά στοιχεία]] [[Σπάνιες γαίες|σπανίων γαιών]], όπως το [[νεοδύμιο]] και το [[έρβιο]] μπορούν να χημειοδιεγείρουν το γρανάτη αργιλίου-υττρίου ως ενεργά ιόντα λέιζερ, δίνοντας (αντιστοίχως) τα λέιζερ Nd: ΓΑΥ και Er: ΓΑΥ. Ο χημειοδιέγεργμένος με [[δημήτριο]] γρανάτης αργιλίου-υττρίου (Ce: ΓΑΥ) χρησιμοποιείται ως [[φωσφοριστής]] στην κάθοδο ακτινοβόλων σωλήνων και ως [[Δίοδος εκπομπής φωτός|δίοδος]] εκπομπής λευκού [[Φως|φωτός]]. Χρησιμοποιείται, ακόμη, ως [[Σπινθηριστής (φωτοχημεία)|σπινθηριστής]].

== Εφαρμογές ==

=== Κοσμηματοποιία ===
Ο γρανάτης αργιλίου-υττρίου για μια χρονική περίοδο χρησιμοποιήθηκε από την κοσμηματοποιία ως (συνθετικός) [[πολύτιμος λίθος]]. Παράγονταν έγχρωμες ποικιλίες χημειοδιεγείροντας το γρανάτης αργιλίου-υττρίου με διάφορα χημικά στοιχεία που συμπεριλάμβαναν τα ακόλουθα: πράσινο ([[χρώμιο]]), μπλε ([[κοβάλτιο]]), κόκκινο ([[μαγγάνιο]]), κίτρινο ([[τιτάνιο]]), πορφυρό (νεοδύμιο), ροζ και πορτοκαλί. Ως πολύεδρα πετράδια οι έγχρωμοι γρανάτες αργιλίου-υττρίου εκτιμούνταν (έστω και αν ήταν συνθετικοί) για την διαύγεια, την αντοχή, τον (σχετικά) υψηλό [[Δείκτης διάθλασης|δείκτη διάθλασης]] και το [[Διασκεδασμός|διασκεδασμό]] τους. Η [[ολική ανάκλαση]] του γρανάτη αργιλίου-υττρίου είναι 33[[Μοίρα (γεωμετρία)|°]]. O γρανάτης αργιλίου-υττρίου κόβεται σαν το φυσικό γρανάτη, με το στίλβωμα να γίνεται με [[Οξείδιο του αργιλίου|αλουμίνα]] ή [[διαμάντι]] (50.000 ή 100.000 χαλίκια) σε συνηθισμένους γύρους στίλβωσης. Ο γρανάτης αργιλίου-υττρίου έχει χαμηλή ευαισθησία στη θέρμανση.

Ως συνθετικός πολύτιμος λίθος, ο γρανάτης αργιλίου-υττρίου έχει πολλές ποικιλίες και εμπορικά ονόματα, όπως και έναν αριθμό ψευδονύμων. Οι συνώνυμες ονομασίες συμπεριλαμβάνουν τις ακόλουθες: ''αλεξίτης'', ''αμαμίτης'', ''σιρκολίτης, ντιαμπάντ, διαμοτζέμ, διαμαίρ, διαμόνιο, διαμονίκιο, διγιάγκ, τζεμιναίρ, τζεμοναίρ, κίμπερλυ, απομίμηση διαμαντιού Λίντε, ρεγκαλαίρ, ρεπλικέ, σόμερσετ, τριαμάντι, YAIG'' και ''γρανάτης υττρίου.'' Η παραγωγή του για [[εμπόριο]] ως συνθετικός πολύτιμος λίθος μειώθηκε μετά την [[εφεύρεση]] της συνθετικής [[Κυβική ζιρκονία|κυβικής ζιρκονίας]]. Ως το [[1995]] είχε λίγη παραγωγή. Κάποια ζήτηση ακόμη υπάρχει ως συνθετικός γρανάτης, και για δημιουργίες στις οποίες ο πολύ υψηλός δείκτης διάθλασης της κυβικής ζιρκονίας είναι ανεπιθύμητος.

=== Ποικιλίες τεχνικών εφαρμογών ===

==== Γρανάτης αργιλίου-υττρίου χημειοδιεγερμένου με νεοδύμιο ====
Ο γρανάτης αργιλίου-υττρίου χημειοδιεγερμένος με νεοδύμιο (**Nd:YAG**) αναπτύχθηκε στα πρώτα [[Έτος|έτη]] της δεκαετίας του [[1960]]. Το πρώτο λειτουργικό λέιζερ Nd:YAG εφευρέθηκε το [[1964]]. Ο Nd:YAG είναι το ενεργό μέσο λέιζερ που χρησιμοποιήθηκε ευρύτερα από όλα τα στερεάς κατάστασης λέιζερ. Χρησιμοποιήθηκε για όλες τις εφαρμογές τέτοιου λέιζερ από χαμηλής [[Ισχύς|ισχύος]] συνεχούς ρεύματος λέιζερ ως τα υψηλής ισχύος λέιζερ μετατροπής Q, με εύρος ισχύος που μετριέται σε κιλο[[Βατ (μονάδα μέτρησης)|βάτ]] (kW). Η [[θερμική αγωγιμότητα]] του Nd:YAG  είναι υψηλότερη και ο χρόνος ζωής [[Φθορισμός|φθορισμού]] είναι περίπου διπλάσιος σε σύγκριση με τους κρυστάλλους Nd:YVO<sub>4</sub>, αλλά δεν είναι το ίδιο αποτελεσματικός, ενώ έχει μικρότερη σταθερότητα, και επιπλέον απαιτεί θερμοκρασίες που ελέγχονται με περισσότερη ακρίβεια (πάντα σε σύγκριση με τους κρυστάλλους  Nd:YVO<sub>4</sub>).  Η καλύτερη ζώνη απορρόφησης Nd:YAG είναι επικεντρωμένη στα 807,5 [[Νανόμετρο|nm]] και έχει εύρος 1&nbsp;nm.

Η [[Εκφράσεις περιεκτικότητας και συγκέντρωσης διαλυμάτων|συγκέντρωση]] του [[Χημειοδιεγέρτης|χημειοδιεγέρτη]] που συνήθως χρησιμοποιείται στους κρυστάλλους Nd:YAG συνήθως κυμαίνεται μεταξύ μοριακής αναλογίας 5‰ και 14‰. Υψηλότερη συγκέντρωση του χημειοδιεγέρτη χρησιμοποιείται στα παλμικά λέιζερ. Η χαμηλότερη συγκέντρωση χημειοδιεγέρτη χρησιμοποιείται στα λέιζερ συνεχόμενου κύματος. Το Nd:YAG είναι ροζέ-πορφυρό, με τις ελαφρύτερα χημειοδιεγερμένες ράβδους να είναι λιγότερα έντονα έγχρωμες σε σύγκριση με της βαρύτερα χημειοδιεγερμένες. Εφόσον το φάσμα απορρόφησης είναι στενό, η απόχρωση εξαρτάται από το φως υπό το οποίο παρατηρείται.

==== Γρανάτης αργιλίου-υττρίου χημειοδιεγερμένου με νεοδύμιο και χρώμιο ====
Ο γρανάτης αργιλίου-υττρίου χημειοδιεγερμένος με νεοδύμιο και χρώμιο (**Nd:Cr:YAG** ή **Nd/Cr:YAG''') έχει χαρακτηριστικά απορρόφησης που υπερέχουν σε σύγκριση με τα αντίστοιχα του Nd:YAG. Αυτό συμβαίνει επειδή η ενέργεια απορροφάται από τις (σχετικά) φαρδιές ζώνες απορρόφησης των κατιόντων Cr3+ του χημειοδιεγέρτη και μετά μεταφέρται στα κατιόντα Nd3+ με αλληλεπιδράσης διπόλου-διπόλου. Αυτό το υλικό προτάθηκε για χρήση σε ηλιακά παλμικά λέιζερ, που θα μπορούσαν να αποτελούν τμήμα ενός δορυφορικού συστήματος ηλιακής ενέργειας.

## Παρατηρήσεις, υποσημειώσεις και αναφορές


Κατηγορία:Οξείδια
Κατηγορία:Οπτικά υλικά
Κατηγορία:Στοιχεία μετάπτωσης
Κατηγορία:Αργίλιο
Κατηγορία:Κρύσταλλοι