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Kaliumniobat ist eine chemische Verbindung aus Kalium Niob und Sauerstoff die als Einkristall in der Lasertechnik und fü

Kaliumniobat

Kaliumniobat ist eine chemische Verbindung aus Kalium, Niob und Sauerstoff die als Einkristall in der Lasertechnik und für nichtlineare optische Systeme verwendet wird.

Kristallstruktur
_ K+ 0 _ Nb5+ 0 _ O2−
Allgemeines
Name Kaliumniobat
Andere Namen

Kaliummetaniobat

Verhältnisformel KNbO3
Kurzbeschreibung

orthorhombische Kristalle

Externe Identifikatoren/Datenbanken
Eigenschaften
Molare Masse 180,01 g·mol−1
Aggregatzustand

fest

Dichte

4,62 g·cm−3

Schmelzpunkt

≈ 1100 °C

Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung
keine GHS-Piktogramme

H- und P-Sätze H: keine H-Sätze
P: keine P-Sätze
Toxikologische Daten

3000 mg·kg−1 (LD50, Ratte, oral)

Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

Gewinnung und Darstellung Bearbeiten

Kaliumniobat-Einkristalle können in Kristallzuchtanlagen aus Schmelzen von Kaliumniobat, die analysentechnisch aus Niob(V)-oxid und Kaliumoxid im leichten Überschuss bestehen, gezüchtet werden. Zuvor wird Kaliumniobat durch zusammenschmelzen von Kaliumcarbonat und Niob(V)-oxid hergestellt. Bei Abkühlung der Einkristalle unter etwa 435 °C findet der Übergang von der kubischen in die ferroelektrische, tetragonale Modifikation statt. Unterhalb von etwa 220 °C liegt stabil die rhombische Struktur mit vielen (12 möglich) unterschiedlichen kristallographischen Orientierungen (Domänen) vor.

Eigenschaften Bearbeiten

Physikalische Eigenschaften Bearbeiten

Kaliumniobat-Kristalle besitzen eine ins orthorhombische verzerrte Perowskit-Struktur mit den Gitterparametern a = 569,7 pm, b = 397,1 pm und c = 572,2 pm. Sie haben ferroelektrische Eigenschaften und eine Mohshärte von 5. Kaliumniobat hat den größten nichtlinearen optischen Koeffizienten aller kommerziell verfügbaren anorganischen Kristalle und besitzt eine Doppelbrechung. Aus diesem Grund wird die Verbindung bei Lasern für die Frequenzverdopplung und andere optische Prozesse benutzt. Er ist im Wellenlängenbereich von 400 bis 4500 nm transparent. Sein Brechungsindex ist abhängig von der Wellenlänge und der Lichteinfallsrichtung in den Kristall und beträgt ≈2,2 (2,12 bei 1064 nm in x-Richtung und 2,38 bei 532 nm in z-Richtung). Da er seine Kristallstruktur bei −50 °C, 200 °C und 430 °C ändert, muss der Kristall für optische Einsatzzwecke im Temperaturbereich zwischen −40 und +200 °C gehalten werden. Zusätzlich tritt bei dem Kristall ein piezoelektrischer Effekt auf, wodurch er als Ultraschallquelle genutzt werden kann.

Verwendung Bearbeiten

Einkristalline Nanodrähte aus Kaliumniobat werden in der Nahfeldmikroskopie als Beleuchtungsquelle (erzeugt durch Frequenzverdopplung aus infrarotem in grünes Licht) verwendet. In der Lasertechnik und nichtlinearen Optik wird Kaliumniobat zum Beispiel zur Frequenzverdopplung, als Medium für optisch-parametrische Oszillatoren und anderes verwendet. In der Akustik wird es als Ultraschallquelle verwendet.

Siehe auch Bearbeiten

Einzelnachweise Bearbeiten

  1. ↑ Potassium Niobate Crystal. KNbO3. (Memento vom 29. Juli 2013 im Webarchiv archive.today) Datenblatt bei Photox Optical Systems.
  2. David R. Lide (Hrsg.): CRC Handbook of Chemistry and Physics. 90. Auflage. (Internet-Version: 2010), CRC Press / Taylor and Francis, Boca Raton FL, Physical Constants of Inorganic Compounds, S. 4-83.
  3. Datenblatt Kaliumniobat bei Alfa Aesar, abgerufen am 6. Dezember 2021 (PDF) (JavaScript erforderlich).
  4. Sicherheitsdatenblatt (Memento vom 29. September 2007 im Internet Archive) bei Sigma-Aldrich, vom 18. März 2004.
  5. Patent DE69418119T2: Verfahren zur Herstellung eines Kaliumniobat-Einkristalls. Angemeldet am 8. September 1994, veröffentlicht am 23. September 1999, Anmelder: Mitsui Chemicals Inc, Erfinder: Kazuhiro Yamada et al.‌
  6. Universität Osnabrück: (Memento vom 8. September 2006 im Internet Archive) (PDF; 597 kB)
  7. optical-components.com: (Memento vom 18. August 2007 im Internet Archive)
  8. ii-vi.de: (Memento vom 14. Januar 2011 im Internet Archive)
  9. A. Radoua, D. Khatib: (Memento vom 1. November 2013 im Internet Archive) (PDF; 146 kB) Laboratoire de Physique du Solide Théorique, Département de Physique, Faculté des Sciences, BP : 28/S, Université Ibn Zohr, 80000 Agadir, Maroc
  10. Preparation of Potassium Niobate Single-Domain Crystals and Their Piezoelectric Properties. In: Ferroelectrics. Volume 292, Issue 1.
  11. Electroceramics in Japan VIII. Abgerufen am 5. Mai 2019 (englisch).
  12. S. Wada, K. Muraoka, H. Kakemoto, T. Tsurumi: Piezoelectric Properties of Potassium Niobate Single Crystals by Domain Engineering. In: Journal of the Korean Physical Society. Vol. 46, No. 1, Januar 2005, S. 73–76.
  13. pro-physik.de: (Memento vom 28. September 2007 im Internet Archive)

Weblinks Bearbeiten

wikipedia, wiki, deutsches, deutschland, buch, bücher, bibliothek artikel lesen, herunterladen kostenlos kostenloser herunterladen, MP3, Video, MP4, 3GP, JPG, JPEG, GIF, PNG, Bild, Musik, Lied, Film, Buch, Spiel, Spiele
Veröffentlichungsdatum:
Kaliumniobat ist eine chemische Verbindung aus Kalium Niob und Sauerstoff die als Einkristall in der Lasertechnik und fur nichtlineare optische Systeme verwendet wird Kristallstruktur K 0 Nb5 0 O2 AllgemeinesName KaliumniobatAndere Namen KaliummetaniobatVerhaltnisformel KNbO3Kurzbeschreibung orthorhombische Kristalle 1 Externe Identifikatoren DatenbankenCAS Nummer 12030 85 2EG Nummer 234 744 4ECHA InfoCard 100 031 573PubChem 160967Wikidata Q1631815EigenschaftenMolare Masse 180 01 g mol 1Aggregatzustand festDichte 4 62 g cm 3 1 Schmelzpunkt 1100 C 2 SicherheitshinweiseGHS Gefahrstoffkennzeichnung 3 keine GHS PiktogrammeH und P Satze H keine H SatzeP keine P SatzeToxikologische Daten 3000 mg kg 1 LD50 Ratte oral 4 Soweit moglich und gebrauchlich werden SI Einheiten verwendet Wenn nicht anders vermerkt gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen Inhaltsverzeichnis 1 Gewinnung und Darstellung 2 Eigenschaften 2 1 Physikalische Eigenschaften 3 Verwendung 4 Siehe auch 5 Einzelnachweise 6 WeblinksGewinnung und Darstellung BearbeitenKaliumniobat Einkristalle konnen in Kristallzuchtanlagen aus Schmelzen von Kaliumniobat die analysentechnisch aus Niob V oxid und Kaliumoxid im leichten Uberschuss bestehen gezuchtet werden Zuvor wird Kaliumniobat durch zusammenschmelzen von Kaliumcarbonat und Niob V oxid hergestellt 5 Bei Abkuhlung der Einkristalle unter etwa 435 C findet der Ubergang von der kubischen in die ferroelektrische tetragonale Modifikation statt Unterhalb von etwa 220 C liegt stabil die rhombische Struktur mit vielen 12 moglich unterschiedlichen kristallographischen Orientierungen Domanen vor 6 K 2 C O 3 N b 2 O 5 2 K N b O 3 C O 2 displaystyle mathrm K 2 CO 3 Nb 2 O 5 longrightarrow 2 KNbO 3 CO 2 uparrow nbsp Eigenschaften BearbeitenPhysikalische Eigenschaften Bearbeiten Kaliumniobat Kristalle besitzen eine ins orthorhombische verzerrte Perowskit Struktur mit den Gitterparametern a 569 7 pm b 397 1 pm und c 572 2 pm Sie haben ferroelektrische Eigenschaften und eine Mohsharte von 5 1 7 Kaliumniobat hat den grossten nichtlinearen optischen Koeffizienten aller kommerziell verfugbaren anorganischen Kristalle und besitzt eine Doppelbrechung 8 Aus diesem Grund wird die Verbindung bei Lasern fur die Frequenzverdopplung und andere optische Prozesse benutzt Er ist im Wellenlangenbereich von 400 bis 4500 nm transparent Sein Brechungsindex ist abhangig von der Wellenlange 9 und der Lichteinfallsrichtung in den Kristall und betragt 2 2 2 12 bei 1064 nm in x Richtung und 2 38 bei 532 nm in z Richtung Da er seine Kristallstruktur bei 50 C 200 C und 430 C andert muss der Kristall fur optische Einsatzzwecke im Temperaturbereich zwischen 40 und 200 C gehalten werden Zusatzlich tritt bei dem Kristall ein piezoelektrischer Effekt 10 11 12 auf wodurch er als Ultraschallquelle genutzt werden kann Verwendung BearbeitenEinkristalline Nanodrahte aus Kaliumniobat werden in der Nahfeldmikroskopie als Beleuchtungsquelle 13 erzeugt durch Frequenzverdopplung aus infrarotem in grunes Licht verwendet In der Lasertechnik und nichtlinearen Optik wird Kaliumniobat zum Beispiel zur Frequenzverdopplung als Medium fur optisch parametrische Oszillatoren und anderes verwendet In der Akustik wird es als Ultraschallquelle verwendet Siehe auch BearbeitenLithiumniobat NatriumniobatEinzelnachweise Bearbeiten a b c Potassium Niobate Crystal KNbO3 Memento vom 29 Juli 2013 im Webarchiv archive today Datenblatt bei Photox Optical Systems David R Lide Hrsg CRC Handbook of Chemistry and Physics 90 Auflage Internet Version 2010 CRC Press Taylor and Francis Boca Raton FL Physical Constants of Inorganic Compounds S 4 83 Datenblatt Kaliumniobat bei Alfa Aesar abgerufen am 6 Dezember 2021 PDF JavaScript erforderlich Sicherheitsdatenblatt Potassium Niobate Memento vom 29 September 2007 im Internet Archive bei Sigma Aldrich vom 18 Marz 2004 Patent DE69418119T2 Verfahren zur Herstellung eines Kaliumniobat Einkristalls Angemeldet am 8 September 1994 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Korean Physical Society Vol 46 No 1 Januar 2005 S 73 76 pro physik de Nano Lampe fur Nahfeldmikroskope Memento vom 28 September 2007 im Internet Archive Weblinks BearbeitenTheoretische Grundlagen PDF Datei 238 kB Abgerufen von https de wikipedia org w index php title Kaliumniobat amp oldid 238656021