Síntesis del Proyecto. El proyecto titulado “Fluorocromos iónicos en materiales cristalinos transparentes” se realizará en un período de tres años en el Instituto de Física de la U.N.A.M., usando, principalmente, la infraestructura que este instituto posee. El objetivo del proyecto es conocer cómo se modifican las propiedades ópticas de absorción, excitación y emisión de impurezas iónicas ópticamente activas, como Eu2+ y Mn2+, durante sus dinámicas de agregación y precipitación en dos familias de materiales nuevos: soluciones sólidas sustitucionales ternarias, cuaternarias, quinarias, senarias, etc. de halogenuros alcalinos, y compositos espacialmente coherentes constituidos por nano-cristalitos de tales soluciones sólidas. Para lograr este objetivo se planea: a) crecer, aplicando las técnicas de Bridgman y Czochralski a partir de fundentes preparados mezclando más de dos diferentes halogenuros alcalinos isomórficos con impurezas iónicas ópticamente activas, como Eu2+ o Mn2+, cuerpos cristalinos representativos tanto de soluciones sólidas sustitucionales ternarias, cuaternarias quinarias, etc., como también de compositos espacialmente coherentes constituidos de nano-cristalitos de varias de tales soluciones sólidas; b) caracterizar la estructura de los crecimientos cristalinos por difracción de rayos X por polvos, y su textura cristalográfica por espectrometría de Bragg y microscopía de fuerza atómica de contacto; c) templar (de 500C a T.A.) y envejecer (a 200C) muestras de los crecimientos cristalinos con el fin de que las impurezas iónicas adquieran sus diferentes estados naturales de agregación y precipitación; d) seguir en paralelo, durante los tratamientos térmicos, tanto la dinámica de agregación y precipitación de las impurezas iónicas, usando espectrometría de Bragg y fotografía Laue, como también los cambios que sufren las propiedades ópticas de estas impurezas, usando espectroscopía óptica de absorción, excitación y emisión; y d) correlacionar entre sí los resultados obtenidos de los seguimientos anteriores con el fin de saber cuáles son los espectros ópticos de las impurezas iónicas en sus diferentes estados de agregación y precipitación y en las diferentes soluciones sólidas y compositos bajo estudio. En este proyecto se planea la participación de jóvenes estudiantes de licenciatura y posgrado en las áreas de ciencias e ingeniería de los materiales, física, química y ciencias de la computación.

Contribución del proyecto en el avance del conocimiento en su propia temática y en su área del conocimiento. En su propia temática, la realización del presente proyecto contribuirá al avance del conocimiento con: a) la obtención de las estructuras y las texturas cristalográficas de las matrices de materiales pertenecientes a dos nuevas familias: las soluciones sólidas sustitucionales de más de dos halogenuros alcalinos isomórficos y los compositos con coherencia espacial constituidos por nano-cristalitos de estas soluciones sólidas; b) el conocimiento de las propiedades ópticas de absorción, excitación y emisión de iones ópticamente activos, como Eu2+ y Mn2+, introducidos como impurezas en representantes de las dos nuevas familias citadas de materiales, incluyendo los cambios que estas propiedades sufren al someter los materiales a tratamientos térmicos de templado y envejecimiento; c) el conocimiento de los diferentes estados de agregación y precipitación que adoptan las impurezas ópticamente activas al someter los materiales de interés a tratamientos térmicos de templado y envejecimiento; d) el descubrimiento de las correlaciones existentes entre los cambios mencionados en los dos incisos anteriores inmediatos, y de las correlaciones existentes entre estos cambios y las diferentes estructuras y texturas citadas en el primero de estos incisos; e) estas correlaciones servirán, entre otras aplicaciones inmediatas, para emprender la construcción de mapas tri-dimensionales de alta resolución de singularidades estructurales (dislocaciones, fronteras y sub- fronteras de grano, y otras nuevas por bautizarse) presentes en soluciones sólidas de más de dos halogenuros alcalinos y compositos constituidos por nano-cristalitos espacialmente coherentes de estas soluciones. En el área del conocimiento del presente proyecto, se contribuirá con: a) la implementación de nuevas metodologías para crecer grandes “mono-cristales”, impurificados con iones ópticamente activos de soluciones sólidas múltiples y compositos espacialmente coherentes de estas soluciones sólidas, así como también para estudiar las estructuras y texturas cristalográficas de estas soluciones y estos compositos, los estados de agregación y precipitación de las impurezas iónicas ópticamente activas en estos materiales y las propiedades ópticas de las impurezas en tales estados; b) la obtención de las primeras estructuras y texturas cristalográficas que se conozcan de soluciones sólidas sustitucionales iónicas múltiples y compositos espacialmente coherentes de éstas; estas estructuras y texturas tienen como utilidad potencial inmediata la de servir como modelos estructurales y texturales simples en el estudio de soluciones sólidas sustitucionales azarosas ternarias, cuaternarias, quinarias, senarias, etc., más complejas, en particular, las aleaciones no iónicas (metálicas) de más de dos componentes, y, también, en el estudio de compositos espacialmente coherentes más complejos de varias de estas u otras soluciones sólidas; c) la obtención primera de las propiedades ópticas de iones ópticamente activos introducidos como impurezas en soluciones sólidas de más de dos componentes y en compositos espacialmente coherentes de estas soluciones sólidas; el conocimiento de estas propiedades facilitará la comprensión general del comportamiento óptico de impurezas iónicas ópticamente activas en otras soluciones sólidas múltiples y otros compositos espacialmente coherentes, d) la determinación de los primeros entornos estructurales de impurezas iónicas ópticamente activas, en sus diferentes estados de agregación y precipitación, en soluciones sólidas de más de dos componentes y compositos espacialmente coherentes; e) las primeras correlaciones conocidas entre las propiedades ópticas y la dinámica de agregación-precipitación de impurezas ópticamente activas en soluciones sólidas iónicas de más de dos componentes y compositos espacialmente coherentes de éstas; f) estas correlaciones permitirán, entre otras aplicaciones inmediatas, observar con alta resolución la distribución espacial general, la configuración tri-dimensional particular, y la topografía, de singularidades estructurales presentes en materiales transparentes en general.