एक महत्वपूर्ण सफलता में, शंघाई इंस्टीट्यूट ऑफ सेरामिक्स, चाइनीज एकेडमी ऑफ साइंसेज के भौतिक वैज्ञानिकों ने एक योजक के रूप में Y2O3 का उपयोग करके उच्च-गुणवत्ता (TB1-xyX) 3Al5O12 मैग्नेटो-ऑप्टिकल सिरेमिक का सफलतापूर्वक निर्माण किया है। ट्रांसपेरेंट सेरामिक्स रिसर्च सेंटर के वाइस डायरेक्टर जियांग ली के नेतृत्व में शोध दल ने 30 अप्रैल, 2024 को जर्नल ऑफ़ एडवांस्ड सेरामिक्स में अपने निष्कर्ष प्रकाशित किए।
मैग्नेटो-ऑप्टिकल सामग्री उच्च प्रदर्शन वाले लेजर उपकरणों में महत्वपूर्ण घटक होते हैं, विशेष रूप से फैराडे आइसोलेटर्स में, जो फ्रंट-एंड सिस्टम को बैक-रिफ्लेक्टेड बीम के कारण होने वाली गड़बड़ी और क्षति से बचाते हैं। दृश्यमान से निकट-अवरक्त तरंगदैर्ध्य बैंड में उपयोग की जाने वाली मैग्नेटो-ऑप्टिकल सामग्रियों में, टर्बियम एल्युमिनियम गार्नेट सिरेमिक ने अपने उच्च वर्डेट स्थिर और अच्छे थर्मो-ऑप्टिक गुणों के कारण शानदार प्रदर्शन किया है। हालांकि, TAG सिरेमिक की निर्माण प्रक्रिया एक चुनौती रही है, क्योंकि द्वितीयक चरणों से ऑप्टिकल स्कैटरिंग, जो संकीर्ण सॉलिड-सॉल्यूशन रेंज से उत्पन्न होती है, ऑप्टिकल हानि का कारण बनती है।
इस समस्या को हल करने के लिए, शोध दल ने ठोस-समाधान सीमा को बढ़ाने, द्वितीयक चरणों को दबाने और TAG सिरेमिक की ऑप्टिकल गुणवत्ता में सुधार करने के लिए Y2O3 को एक योजक के रूप में उपयोग करने का प्रस्ताव दिया। टीम ने सॉलिड-स्टेट रिएक्शन सिंटरिंग का उपयोग करके (TB1-xyX) 3Al5O12 (x=0, 0.05, 0.1, 0.2, 0.3) सिरेमिक का निर्माण किया, इसके बाद वैक्यूम सिंटरिंग को हॉट आइसोस्टैटिक प्रेसिंग पोस्ट-ट्रीटमेंट के साथ जोड़ा गया। फिर उन्होंने क्रिस्टल संरचना, माइक्रोस्ट्रक्चर, ऑप्टिकल ट्रांसमिटेंस, वर्डेट स्थिरांक और प्राप्त सिरेमिक के थर्मल गुणों की विस्तार से जांच की।
परिणामों से पता चला कि Y2O3 ने द्वितीयक चरण को दबाकर सिरेमिक के ऑप्टिकल संप्रेषण में काफी सुधार किया, संभवतः घुलनशीलता में वृद्धि के कारण। (Tb0.8Y0.2) 3Al5O12 सिरेमिक ने 1064 एनएम पर 82.9% और 633 एनएम पर 82.2% का उच्चतम इन-लाइन ट्रांसमिटेंस मूल्य प्रदर्शित किया, जिसमें ऑप्टिकल नुकसान इस काम में प्राप्त TAG सिरेमिक और टीम के पिछले कार्यों की तुलना में लगभग एक ऑर्डर कम था।
हालांकि, शोधकर्ताओं ने वाई प्रतिस्थापन के कारण होने वाले कुछ दुष्प्रभावों को भी नोट किया। Y2O3 को मिलाने से (TB1-xyx) 3Al5O12 सिरेमिक का वर्डेट स्थिरांक कम हो गया, क्योंकि Y3+ Tb3+ का स्थान लेता है, जिससे पैरामैग्नेटिक आयनों की सांद्रता सीधे कम हो जाती है। इसके अलावा,.% Y पर 20 जोड़ने के बाद, TAG सिरेमिक की तापीय चालकता में 9.4% की कमी आई।
इन दुष्प्रभावों के बावजूद, शोध दल Y2O3 को मैग्नेटो-ऑप्टिकल अनुप्रयोगों के लिए TAG सिरेमिक की गुणवत्ता में सुधार के लिए एक आशाजनक और प्रभावी योजक मानता है, क्योंकि ऑप्टिकल हानि सीधे विलुप्त होने के अनुपात, सम्मिलन हानि, बीम की गुणवत्ता में परिवर्तन और फैराडे आइसोलेटर्स के लिए कई अन्य प्रदर्शनों को प्रभावित करती है।
भविष्य में, शोध दल का लक्ष्य बड़े एपर्चर और मोटाई वाले ऑप्टिकल लॉस गुणांक और फैब्रिकेट (TB1-xyX) 3Al5O12 सिरेमिक को और कम करना है। शंघाई इंस्टीट्यूट ऑफ सेरामिक्स, चाइनीज एकेडमी ऑफ साइंसेज में जियांग ली और उनकी टीम द्वारा किए गए इस अभूतपूर्व काम में मैग्नेटो-ऑप्टिकल सिरेमिक के क्षेत्र में क्रांति लाने और हाई-पावर लेजर उपकरणों के प्रदर्शन को बढ़ाने की क्षमता है।
