Zakład Optoelektroniki IF PS dr hab. inż. Prof. PS - Sławomir M. Kaczmarek

1. Zakład Optoelektroniki IF PS dr hab. inż. Prof. PS - Sławomir M. Kaczmarek 1. Scyntylatory (Czochralski) Materiały scyntylacyjne wytwarzane w PSz: BGO – wzorcowy materiał scyntylacyjny. „PSz K05002 pixel (2*2*10 mm): poziomoLYhor = 828 phe/MeV pionowoLYver = 404 phe/MeV zdolnośćrozdzielcza własna R0 = 8.59 % własnawydajnośćscyntylacji LY0 = 1084 phe/MeV współczynnikstratabsorpcyjnychm = 1.16 cm-1 PML BGO Photonic MaterialsN13363-8 pixel (2*2*10 mm): poziomoLYhor = 847 phe/MeV pionowoLYver = 471 phe/MeV własnawydajnośćscyntylacji LY0 = 1057 phe/MeV !!! (brawodlaPSz!!!) współczynnikstratabsorpcyjnych mi = 0.90 cm-1 (tymoni górują) W. Drozdowski, A. Wojtowicz, S.M. Kaczmarek, M. Berkowski, „Scintillation yield of Bi4Ge3O12 (BGO) pixel crystals”, Physica B 405 (2010) 1647-1651 Krótko komentując, wynik kryształu ze Szczecina w geometrii pionowej (a to nas najbardziej interesuje z punktu widzenia zastosowań takich jak PET) jest bardzo dobry, lepszy niż BGO Photonic Materials” – dr Winicjusz Drozdowski, Zakład Optoelektroniki, Uniwersytet im. M. Kopernika, Toruń” Metoda Czochralskiego BGO Optoelektronika i fizyka materiałowa

2. 2. Monokryształy nieliniowe Langesity: LGT, LGT:Yb, Ho, LGT:Co Czochralski Czteroboran litu: LBO, LBO:Co, LBO:Mn Przetwornik na drugą harmoniczną lasera Nd:YVO4 (1.06 mm) o sprawności >30% i o wymiarach: 3*3*18 mm wykonany z nieliniowego monokryształu Li2B4O7 • D. Piwowarska, S.M. Kaczmarek, W. Drozdowski, M. Berkowski, A. Worsztynowicz, "Growth andoptical properties of Li2B4O7 single crystals pure and doped with Yb, Co, Eu and Mn ions for nonlinear applications", Acta Phys. Pol. A, 107 (2005) 507-516 • D. Piwowarska, S.M. Kaczmarek, M. Berkowski, I. Stefaniuk, „Growth and EPR and optical properties of Li2B4O7 single crystals doped with Co2+ ions”, J. Cryst. Growth, 296 (2006) 123-129 • D. Piwowarska, S.M. Kaczmarek. M. Berkowski, "Growth and characterization of Li2B4O7 single crystals pure and doped with Co ions", Cryst. Res. Tech., 42 (12) (2007) 1329-1344 • 4. R. Wyrobek, „Przetwornik na wyższe harmoniczne lasera Nd:YAG na bazie Li2B4O7”, praca magisterska, promotor S.M.Kaczmarek • 5. B. Felusiak, „Liniowe i nieliniowe właściwości dielektryczne monokryształów Li2B4O7”, praca magisterska, promotor S.M. Kaczmarek • 6. D. Piwowarska, Rozprawa doktorska, Szczecin 2005, promotor S.M. Kaczmarek Nieliniowy monokryształ SrxBa1-xNb2O6: Cr – materiał fotorefrakcyjny, relaksor: zapis holograficzny, piezotechnika, optyka nieliniowa (mieszanie fal), solitony Optoelektronika i fizyka materiałowa

3. Optoelektronika i fizyka materiałowa

4. Family of hysteresis loops for SBN33 and SBN58:Cr (0.02mol.%, 0.5mol.%). Domain pattern evolution HL for SBN52:Cr (0.02mol.%) • S.M. Kaczmarek, M. Berkowski, K. Repow, M. Orłowski, A. Worsztynowicz, M. Włodarski, "EPR, optical and dielectricproperties of Sr0.33Ba0.67Nb2O6 and SBN33, SBN52:Cr and SBN58:Cr, Ybsingle crystals pure and doped with chromium and ytterbium",Rev. Adv. Mat. Sci., 14(1) (2007) 49-56 • 2. K. Matyjasek, K. Repow, S.M. Kaczmarek, M. Berkowski, "Effect of electrical conductivity on the polarization behavior in therelaxor-ferroelectric SBN33, J. Phys. Cond. Matter 19(46 (2007) 466207 • 3. K. Matyjasek, K. Wolska, S.M. Kaczmarek, R.Z. Rogowski, "Domainnucleation and growth inrelaxor-ferroelectric • Sr0.58Ba0.42Nb2O6dopedwithchromium and ytterbium", J. Phys. Cond. Matter, 20 (2008) 295218 • 4. R. Z. Rogowski, K. Matyjasek, K. Wolska and S. M. Kaczmarek, "Kinetics of polarizationswitchinginrelaxor-ferroelectric SBN33 crystaldopedwithchromium”, PhaseTransitions, 81 (11/12) (2008) 1039-1047 • S.M. Kaczmarek, D. Piwowarska, K. Matyjasek, M. Orłowski, L.I. Ivleva, „Optical and dielectricproperties of SBN61 single crystalsdopedwith Co, Cr, Ni and Ce”, Opt. Mat., 31 (2009) 1794-1797 • K. Repow, „Otrzymywanie, właściwości optyczne i EPR monokryształów SrxBa1-xNb2O6 domieszkowanych chromem”, praca magisterska, promotor S.M. Kaczmarek Optoelektronika i fizyka materiałowa

5. Monokryształy FeVO4 (CVD) • B. Bojanowski, S.M. Kaczmarek, „EPR spectroscopy of FeVO4. Single crystal study”, RAMIS 2007, Będlewo • W. Paszkowicz, B. Bojanowski, „High preassure structural transitions in FeVO4 single crystals”, in the print • M. Bosacka, A. Worsztynowicz, S.M. Kaczmarek, P. Jakubas, "Reactivity of FeVO4 towards selected • molybdates(VI) of divalent transition metals”, J. Phys. & Chem. Sol., 68(5) (2007) 1184-1192 Optoelektronika i fizyka materiałowa

6. PbMoO4:Co 0.2% (Czochralski) 1. D. Piwowarska, S.M. Kaczmarek, M. Berkowski, "Growth, optical and magnetic properties of PbMoO4 pure and doped with Co2+ ions", J. Non-Cryst. Sol., 354 (2008) 4437-442 2. D. Piwowarska, S.M. Kaczmarek, P. Potera, P. Sagan, „Structural, dielectric, EPR and opticalstudies of PbMoO4 single crystalsdopedwith Co2+ions”, Opt. Mat., 31 (2009) 1798-1801 Optoelektronika i fizyka materiałowa

7. 3. Analiza centrów barwnych w monokryształach fluorków: CaF2, LiLuF4, LiYF4, BaY2F8, KY3F10domieszkowanych Yb3+ 1. S.M. Kaczmarek, A. Bensalah, G. Boulon, "G-ray induced color centers in pure and Yb doped LiYF4 and LiLuF4 single crystals”, Optical Materials, 28/1-2 (2006) 123-128 (1.339) 2. S.M. Kaczmarek, T. Tsuboi, M. Ito, G. Boulon, G. Leniec, "Optical study of Yb3+/Yb2+ conversion in CaF2 crystals", Journal of Physics: Condensed Matter, 17 (2005) 3771-3786 3. S.M. Kaczmarek, G. Leniec, G. Boulon, "EPR results and Raman spectroscopy as a complementary characterization of isolated Yb ions and Yb pairs in CaF2:Yb single crystals", J. All. Comp. 451 (1/2) (2008) 116-121 4. S.M. Kaczmarek, G. Leniec, J. Typek, G. Boulon, A. Bensalah, "Optical and EPR properties of BaY2F8 single crystals dopedwithYb", J. of Luminescence 129 (2009) 1568-1574 Monokryształy CaF2, LiLuF4, LiYF4, BaY2F8, KY3F10 domieszkowane Yb3+ wykonane zostały we Francji w celu zastosowania ich jako matryce laserowe (i/lub materiały scyntylacyjne) generujące promieniowanie IR o dużej energii (koncentracja Yb aż do 30%). Wykorzystując badania spektroskopowe (absorpcja, fotoluminescencja, termoluminescencja) oraz EPR przeprowadzono analizę wpływu promieniowania gamma na właściwości optyczne monokryształów fluorków domieszkowanych iterbem. Pokazano, że oprócz centrów barwnych typu F, Vk promieniowanie gamma wymusza zjawisko konwersji Yb 3+/Yb2+. W efekcie powstają dwa rodzaje centrów Yb2+ (z uwagi na wysoką koncentracje Yb i występowanie par Yb3+-Yb3+ ): centra Yb2+ związane z Yb3+ (para) oraz centra izolowane Yb3+. Wyższa koncentracja jonów iterbu obniża intensywność dodatkowej absorpcji centrum typu F co oznacza współzawodnictwo tego centrum z jonami iterbu w wychwytywaniu elektronów comptonowskich (powstałych po naświetleniu kryszta- łu kwantami gamma w efekcie zjawiska Comptona). Cooperation with: Physical Chemistry of Luminescent Materials, Claude Bernard/Lyon 1 University, UMR CNRS 5620, Bat. A. Kastler,10 rue Ampere, 69622 Villeurbanne, France Optoelektronika i fizyka materiałowa

8. 4. Wzrost sprawności emisji monokryształów forsterytu Mg2SiO4:Cr, po naświetleniu ich kwantami gamma Forsteryt – Mg2SiO4:Cr jest materiałem wykorzystywanym jako matryca laserowa dla laserów przestrajalnych. Pokazano, że kolejne procesy: wygrzanie w atmosferze utleniającej i naświetlenie kwantami gamma dawką 1.2*105 Gy prowadzą do wzrostu amplitudy wzbudzenia i emisji próbki forsterytu, a w konsekwencji lasera. Przyczyną tego jest wzrost koncentracji jonów Cr4+ oraz powstanie centrów barwnych, z których transfer energii do poziomów wzbudzonych jonów Cr4+ podnosi inwersję obsadzeń tych poziomów, w efekcie sprawność lasera. S.M. Kaczmarek, W. Chen, G. Boulon, "Recharging processes of Cr ions in Mg2SiO4 and  Y3Al5O12 crystals under influence of annealing and g-irradiation", Cryst. Res. & Tech., 41 (1) (2006) 41-47 Cooperation with: Physical Chemistry of Luminescent Materials, Claude Bernard/Lyon 1 University, UMR CNRS 5620, Bat. A. Kastler,10 rue Ampere, 69622 Villeurbanne, France Optoelektronika i fizyka materiałowa

9. 5. Niskosymetryczne centra domieszkowe C1 w monokrysz- tałach LiNbO3domieszkowanych Yb oraz Yb+Pr Stwierdzono występowanie jonów Yb3+ w LiNbO3 w postaci dwóch izotopów 170 i 173 w położeniach o dwóch rodzajach symetrii: C3 i C1, przy czym ilość jonów Yb w położeniach o symetrii C1 jest znacznie większa. Do tej pory w literaturze domi- nował pogląd o przewadze w podobnych kryształach jonów Yb o symetrii C3. Przewaga położeń C1 związana jest, naszym zdaniem, z odchyleniem składu kryształu LiNbO3 od składu stechiometrycznego, Li/Nb=0.94. Ponadto, przy koncentracji ok. 1% jonów Yb, stwierdzono już występowanie par jonów Yb3+ - Yb3+ , których obecność szczególnie uwidaczniają pomiary widma EPR. Pary jonów Yb widoczne są również w widmie EPR kryształów LiNbO3 domieszkowanych Yb i kodomiesz- kowanych Pr. 1. T. Bodziony, S. M. Kaczmarek, J. Hanuza, "EPR and optical studies of LiNbO3:Yb and LiNbO3:Yb, Pr single crystals", J. All. & Comp., 451 (1/2) (2008) 240-247 2. T. Bodziony, S.M. Kaczmarek, „A new low symmetry centres of Yb3+ impuritiesin lithium niobate single crystal”, Opt.Mat., 29 (2007) 1440-1446 3. T. Bodziony, S.M. Kaczmarek, C. Rudowicz, "EPR and optical study of magneticallycoupled Yb3+ ion pairs in weakly doped LiNbO3:Yb single crystal", Physica B, 403 (2008) 207-218 Optoelektronika i fizyka materiałowa

10. 6. Niskosymetryczne centra domieszkowe C1 w monokrysz- tałach LiNbO3domieszkowanych Er • T. Bodziony, S.M. Kaczmarek, "EPR and optical measurements of weakly doped LiNbO3:Er", Physica B, 400 (2007) 99-105 • 2. T. Bodziony, S.M. Kaczmarek, "EPR study of low symmetryEr centers in congruent lithium niobate", • Phys. Stat. Sol. B, 245 (5) (2008) 998-1002 • T. Bodziony, „On possible existence of a new Ercentres in LiNbO3:Er, Tm”, Opt. Mat, 31 (2008) 149-154 • T. Bodziony, S.M. Kaczmarek, „Temperaturedependence of the EPR spectra and opticalmeasurements of LiNbO3:Er, Tm single crystal”, J. All. Comp. , 468 (2009) 581-585 Optoelektronika i fizyka materiałowa

11. 7. Synteza i charakteryzacja nowych związków M2CrV3O11-x, (M=Zn, Mg, Ni) Metale przejściowe i ich układy wieloskładnikowe bywająbardzo dobrymi katalizatorami. Preparatykę związków M2CrV3O11 wykonano na Wydziale Chemii PS, zaś ich charakteryzacji dokonano w ramach pracy doktorskiej A. Worsztynowicza. Przeprowadzono pomiary EPR i podatności magnetycznej, z których jednoznacznie wynika, że jony Cr tworzą pary w związkach Mg2CrV3O11 oraz Zn2CrV3O11, zaś pary Cr-Ni w związkach Ni2CrV3O11. Zbudowano i dopasowano odpowiednie modele teorety- czne pozwalające na porównanie z wynikami eksperymentalnymi. Uzyskana zgodność jest wystarczająca. • A. Worsztynowicz, S.M. Kaczmarek, V. Mody, R.S. Czernuszewicz, "Vanadochromates with divalent metals; structural • and magnetic characterization", Rev. Adv. Mat. Sci.14(1) (2007) 33-40 • 2. A. Worsztynowicz, S.M. Kaczmarek, M. Bosacka, V. Mody, R.S. Czernuszewicz, "Structural and magnetic characterization • of the Cr3+ and Ni2+ ion species in Ni2CrV3O11", Rev. Adv. Mat. Sci., 14(1) (2007) 24-32 • 3. A. Worsztynowicz, S.M. Kaczmarek, M. Kurzawa, M. Bosacka, "Magnetic study of Cr3+ ion in M2CrV3O11-x (M=Zn, Mg) • compunds", Journal of Solid State Chemistry, Ms. No.: JSSC-05-156R1, 178/7 (2005) 2231-2236 • 4. A. Worsztynowicz, S.M. Kaczmarek, W. Paszkowicz, R. Minikayev, „"Crystal structure of magnesium chromium vanadate • Mg2CrV3O11, a member of A2BV3O11 vanadate family", Powder Diff., 22(3) (2007) 246-252 • 5. A. Worsztynowicz, Rozprawa doktorska, obrona 22.06.2007, promotor S.M. Kaczmarek Optoelektronika i fizyka materiałowa

12. 8. Synteza oraz spektralne i magnetyczne właściwości związków makrobicyklicznych i makroacyklicznych – potencjalnych enzymów i kontrastów MRJ Ligand 33T Ligand 1T 33TGd 1TGd • G. Leniec, S.M. Kaczmarek, J. Typek, B. Kołodziej, E. Grech, W. Schilf, "Spectroscopic and magnetic properties of Gadoliniummacrobicycliccryptate complex", J. Phys.: Cond. Matter, 18 (2006) 9871-9880 • 2. G. Leniec, S.M. Kaczmarek, J. Typek, B. Kołodziej, E. Grech, W. Schilf, "Spectroscopic and magnetic properties of Gadoliniummacroacyclic and macrobicyclic complexes", Solid State Phenomena, 128 (2007) 199-205 • 3. G. Leniec, S.M. Kaczmarek, J. Typek, B. Kołodziej, E. Grech, W. Schilf, "Magnetic and spectroscopic properties ofGadoliniummacroacyclic Schiff base complex", Sol. St. Sci., 9 (2007) 267-273 • 4. G. Leniec, J. Typek, S.M. Kaczmarek, "Magneticproperties of a new Er (III) macrobicycliccomplexstudied by EPR", Applied Mag. Res., 35 (1) (2008) 197-203 • 5. P. Przybylski, B. Kołodziej, G. Leniec, S.M. Kaczmarek, E. Grech, J. Typek, B. Brzeziński, "ESI MS, spectroscopic and semiempirical characterization of a new macrobicyclic complex with Er(III) cation", J. Mol. Structure, 878 (2008) 95-103 • 6. G. Leniec, S.M. Kaczmarek, J. Typek, B. Kołodziej, P. Przybylski, B. Brzeziński, E. Grech, „FIR, ESI and EPR studies Of a Dy(III) Schiffbasepodandcomplex, J. Non-Cryst. Sol., 355 (2009) 1355-1359 • 7. G. Leniec, Rozprawa doktorska, obrona 26.09.2008, promotor S.M. Kaczmarek Optoelektronika i fizyka materiałowa

13. 9. Synteza i charakteryzacja nowych związków: molibdenianów, wolframianów RE i TM – mat. laserowych • M. Bosacka, A. Worsztynowicz, S.M. Kaczmarek, P. Jakubas, "Reactivity of FeVO4 towards selected molybdates(VI) of divalent transition metals”, J. Phys. & Chem. Sol., 68(5) (2007) 1184-1192 • 2. E. Tomaszewicz, A. Worsztynowicz, S.M. Kaczmarek, "Subsolidus phase relations in CuWO4-Gd2WO6 system", Solid State Sciences, 9 (2007) 43-51 • 3. E. Tomaszewicz, S.M. Kaczmarek, H. Fuks, "New cadmium and rare-earth metal tungstateswiththesheelitetypestructure", Journal of Rare-Earths, 20 (2009) 131-135 • 4. E. Tomaszewicz, J. Typek, S.M. Kaczmarek, "Synthesis and some properties of new copper and rare-earth metal tungstates", J. Therm. Anal. Cal, 98 (2009) 409-421 • 5. E. Tomaszewicz, A. Worsztynowicz, S.M. Kaczmarek, "Reactivityinthe solid state between CuWO4 and Re2WO6whereRE=Nd, Sm, Eu, Dy. Ho, Er", Materiały IX Seminarium im. St. Bretsznajdera, pp. 319-323, Płock 27/28.09.2007 Optoelektronika i fizyka materiałowa

14. 10. Charakteryzacja nowych związków: YVO4:Yb, Tm materiałów laserowych • H. Fuks, S.M. Kaczmarek, L. Macalik, B. Macalik, J. Hanuza, „EPR and vibrational studies of YVO4:Yb, Tm single crystal”, Opt. Mat., 31 (2009) 1883-1887 Optoelektronika i fizyka materiałowa

15. 11. Optical and EPR study of BaY2F8 single crystals doped with Yb Optoelektronika i fizyka materiałowa • S.M. Kaczmarek, G. Leniec, J. Typek,G. Boulon, A. Bensalah, „Optical and EPR study of BaY2F8 single crystals doped with Yb”, J. Lum., 2009, in the print