Titanate de strontium

Le titanate de strontium synthétique était l'un des nombreux titanates brevetés à la fin des années 1940 et au début des années 1950; les autres titanates comprenaient le titanate de baryum et le titanate de calcium.

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titanate de strontium fabulite

La recherche a été menée principalement à la National Lead Company (rebaptisée plus tard NL Industries) aux États-Unis, par Leon Merker et Langtry E. Lynd. Merker et Lynd ont breveté le processus de croissance pour la première fois le 10 février 1953; un certain nombre d'améliorations ont ensuite été brevetées au cours des quatre années suivantes, telles que des modifications de la poudre d'alimentation et des ajouts de dopants colorants.

Une modification du procédé de base de Verneuil (également connu sous le nom de fusion à la flamme) est la méthode de croissance privilégiée. Un chalumeau oxy-hydrogène inversé est utilisé, avec de la poudre d'alimentation mélangée à de l'oxygène soigneusement introduit dans le chalumeau de la manière typique, mais avec l'ajout d'un troisième tuyau pour fournir de l'oxygène créant un brûleur tricône.

L'oxygène supplémentaire est requis pour la formation réussie de titanate de strontium, qui autrement ne s'oxyderait pas complètement en raison du composant de titane. Le rapport est d'env. 1.5 volume d'hydrogène pour chaque volume d'oxygène.

La poudre d'alimentation hautement purifiée est obtenue en produisant d'abord du sel d'oxalate double de titanyle (SrTiO(C2O4)2·2H2O) en faisant réagir du chlorure de strontium (SrCl2) et de l'acide oxalique ((COOH)2.2H2O) avec du tétrachlorure de titane (TiCl4).

Le sel est lavé pour éliminer complètement le chlorure, chauffé à 1000 °C afin de produire une poudre granulaire fluide de la composition requise, puis broyé et tamisé pour garantir que toutes les particules ont une taille comprise entre 0.2 et 0.5 micromètre.

La poudre d'alimentation tombe à travers la flamme oxhydrique, fond et atterrit sur un piédestal rotatif et descendant lentement en dessous. La hauteur du piédestal est constamment ajustée pour maintenir son sommet à la position optimale sous la flamme, et au cours d'un certain nombre d'heures, la poudre fondue se refroidit et se cristallise pour former un seul cristal de poire ou boule pédiculé.

Cette boule ne dépasse généralement pas 2.5 centimètres de diamètre et 10 centimètres de long ; c'est un noir opaque pour commencer, nécessitant un recuit supplémentaire dans une atmosphère oxydante afin de rendre le cristal incolore et de soulager la tension. Cela se fait à plus de 1000 °C pendant 12 heures.

Des couches minces de SrTiO3 peuvent être développées par épitaxie par divers procédés, notamment le dépôt par laser pulsé, l’épitaxie par jet moléculaire, la pulvérisation cathodique RF et le dépôt de couches atomiques. Comme dans la plupart des films minces, différentes méthodes de croissance peuvent donner lieu à des densités de défauts et d'impuretés et à une qualité cristalline très différentes, entraînant une variation importante des propriétés électroniques et optiques.

Titanate de strontium vs diamant

Sa structure cubique et sa dispersion élevée faisaient autrefois du titanate de strontium synthétique un candidat de choix pour simuler le diamant. Début ca. 1955, de grandes quantités de titanate de strontium ont été fabriquées à cette seule fin.

Le titanate de strontium était en concurrence avec le rutile synthétique (« oxyde de titane ») à l'époque, et avait l'avantage de manquer de la fâcheuse teinte jaune et de la forte biréfringence inhérente à ce dernier matériau. Bien qu'il soit plus doux, il était nettement plus proche du diamant en termes de ressemblance.

Cependant, les deux finiraient par tomber en désuétude, éclipsés par la création de «meilleurs» simulants: d'abord par le grenat d'yttrium et d'aluminium (YAG) et suivi peu après par le grenat de gadolinium et de gallium (GGG); et enfin par l'imitation ultime (à ce jour) en termes de ressemblance au diamant et de rentabilité, la zircone cubique.

Bien qu'il soit démodé, le titanate de strontium est toujours fabriqué et périodiquement rencontré en joaillerie. C'est l'un des simulants de diamants les plus coûteux et, en raison de sa rareté, les collectionneurs peuvent payer un supplément pour les gros spécimens, c'est-à-dire > 2 carats (400 mg).

En tant que simulant de diamant, le titanate de strontium est plus trompeur lorsqu'il est mélangé avec des pierres de mêlée, c'est-à-dire < 0.20 carat (40 mg) et lorsqu'il est utilisé comme matériau de base pour une pierre composite ou doublet (avec, par exemple, du corindon synthétique comme couronne ou sommet de la pierre).

Au microscope, les gemmologues distinguent le titanate de strontium du diamant par la douceur du premier, qui se manifeste par la surface abrasions et une dispersion excessive (à l'œil exercé), et des bulles de gaz occasionnelles qui sont des restes de synthèse.

Les doublets peuvent être détectés par une ligne de jointure au niveau de la ceinture (« taille » de la pierre) et des bulles d'air aplaties ou de colle visibles dans la pierre au point de collage.

Mohs titanate de strontium

Dureté 5 – 6

Titanate de strontium

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