Способ выращивания монокристаллов ароматического соединения Советский патент 1991 года по МПК C30B7/06 C30B29/54 

Изобретение относится к химии, а именно к выращиванию монокристаллов из растворов, жидких при обычной температуре, и предназначено для использования в квантовой электронике, нелинейной оптике и нелинейной спектроскопии.

Среди монокристаллов с большой нелинейной восприимчивостью наиболее широко представлены органические соединения. Монокристаллы ряда органических соединений отличаются стойкостью к оптическому излучению,, высокими значениями нелинейной восприимчивости, большим двулучепреломлением, увеличивающим число возможных вариантов геометрического синхронизма для процессов преобразования частоты оптического излучения. Одним из таких перспективных монокристаллов является З-метокси-4-оксибензаль- дегид (ванилин). Были измерены нелинейные восприимчивости ванилина на образцах площадью 0,3-1 см2 и толщиной до 2,5 мм. Полученные данные (d33 e 24 ед

SI02: dsi 7,4 ед SI02) свидетельствуют, то данный материал может бы ь с успехом применен в устройствах нелинейной оптики. Однако из-за небольших размеров образцов не удалось измерить i омпаненты i еизо- ра нелинейной восприимчивости, определяющие нелинейное преобрэзова ние при направлениях распространения, лежащих в плоскости роста. Зто же оостоя- тельство (малые размеры) не пос оляет применить данные монокристаллы в конкретных технических устройствах, поскольку известно, что для этого нужны моно- кристг.ллы объемом свыше 1 см3 или монокристаллы, позволяющие зырезать нелинейный преобразователь с апертурой не менее 1 см2.

Наиболее близким по техническом сущ- нссти к предложенному способу является способ получения монокрис гаплов ароматических соединений (в частности, п-нитро-п - метилбензальанилина) из его раствора в растворителе, содержащем бензол, пгопи(Л

С

х|

о

ч ел ел

ленкарбонат и диметилсульфоксид в определенном соотношении методом испарения растворитепя при температуре ЗБ-40°С на затравку. Однако используя названный растворитель, не удается получить качественные объемные кристаллы З-метокси-4- оксибензальдегида,

Цель изобретения - получение монокристаллов З-метокси-4-оксибенз альдегида (оптического качества).

Поставленная цель достигается тем, что выращивание монокристаллов З-метокси-4- оксибензальдегида ведут из растворителя, содержащего бензол, этиловый эфир и про- пиленкарбоиат при объемном соотношении компонентов 25 : 25 : (1-2,5).

Применение данного растворителя позволяет вырастить монокристаллы 3-меток- си-4-оксибензальдегида удовлетворительного оптического качества с типичными размерами 20х20х 5 мм3. Наибольшие полученные монокристаллы имели размеры 25x25x10 мм3.

Рост монокристаллов ведут методом отбора конденсата при температуре 35-40°С. Данный температурный интервал обусловлен тем, что при температурах ниже 35°С скорость испарения растворителя незначительна, что сильно растягивает время выращивания монокристаллов, а при температурах выше 40°С усиливается разложение вещества, цвет раствора изменяется. Эти примеси входят в кристаллическую решетку монокристалла, ухудшая его оптическое качество. Температура (35-40°С выбрана в достаточной мере условно,зависит от степени очистки исходных веществ и растворителей и является усредненной из большого количества экспериментов.

Экспериментально было установлено, что монокристаллы З-метокси-4-оксибен- зальдегида вырастают из смеси бензола и этилового эфира в соотношении 1:1 в виде тонких (до 0,1 мм тол щиной) гексагональных пластин. Добавка пропиленкарбоната приводит к разращиванию монокристалла в толщину.

В приведенном примере рассматривалось влияние количества пропиленкарбоната на рост и морфологию монокристаллов.

Пример. Готовили растворители, представляющие собой смесь бензола (25 об.ч.), этилового эфира (25 об.ч.) и пропиленкарбоната (0-3 об.ч.). В приготовлен- ных таким образом растворителях растворяли до насыщения при температуре около 40°С З-метокси-4-оксибензальдегид, Для уверенного получения насыщенных растворов использовали избыток 3-меток- си-4-оксибензапьдегида, а растворение

проводили в термостате при постоянном перемешивании не менее суток. Полученные растворы перегревали от температуры насыщения на 3-5°С, фильтровали и заливали

в кристаллизатор. Кристаллизатор представлял собой емкость с краном, выполненным в виде пробки. Изменяя степень открытия крана, можно регулировать скорость испарения растворителя. На дно кри0 сталлизатора помещали затравочный кристалл, полученный испарением из раствора того же состава. Кристаллизатор помещался в жидкостный термостат с регулируемой температурой так, чтобы уро5 вань жидкости в кристаллизаторе был на 5 мм больше, чем в термостате. Это необходимо для предотвращения образования паразитических кристаллов на стенках кристаллизатора.

0 Поскольку раствор перегрет, то он нена- сыщен (у З-метокси-4-оксибензальдегида растворимость положительная). Затравочный кристалл слегка растворяется. Медленно снижают температуру до тех пор, пока

5 начнется рост монокристалла, что легко видеть по образующимся граням. После начала роста монокристалла температуру фиксируют и поддерживают на этом уровне с точностью нехужеО,1°С. Во всех экспери0 ментах температуру роста поддерживали на хуровне 35-40°С. Через двое суток начинают отбор конденсата. Для этого кран-пробка приоткрывается и через него пары растворителя выходят из кристаллизатора, тем са5 мым регулируя перемещение в кристаллизаторе. Степень открытия крана (а тем самым и пересыщение) устанавливается та- кой, чтобы обеспечить рост монокристалла в направлении полярной оси не более 0,5Q 1,0 мм/сут. Толщина кристалла при этом увеличивается примерно на 0,1-0,2 мм/сут. С увеличением размеров кристаллов увепи- чивается и степень открытия крана с тем, чтобы сохранить постоянной скорость роста

5 монокристаллов.

Результаты экспериментов представлены в таблице.

В результате экспериментов выявлено, что оптимальным является растворитель,

0 состоящий из бензола (25 об.ч.), этилового эфира (25 об.ч.), пропиленкарбоната (от 1 до 2,5 об.ч.).

Формула изобретения Способ выращивания монокристаллов

5 ароматического соединения выпариванием из его раствора в растворителе, содержащем бензол, пропиленкарбонат, при 35- 40°С на затравку, отличающейся тем, что, с целью получения коисталлов 3-меток- си-4-оксибензальдегида оптического качества, в растворитель вводят этиловый эфир при объемном отношении бензола к этиловому эфиру, к пропиленкарбонату 25,0 :25,0 ; (1,0-2.5).

Изобретение относится к технологии получения органических кристаллов, которые могут быть использованы в квантовой электронике, нелинейной оптике и спектроскопии. Цель изобретения - получение кристаллов З-метокси-4-оксибензальдегида оптического качества. Кристаллы выращивают на затравку испарением раствора при 35-40°С. В качестве растворителя используют смесь бензола (25 об.ч), этилового эфира