Abstract
Ternary $xSrO-yB_2O_3-0.1Al_2O_3$ and $xSrO-yB_2O_3-0.1SiO_2$ glasses were prepared as a function of R(${\equiv}x/y$). The fraction of four-coordinated brans ($N_4$), symmetric three-coordinated barons ($N_{3S}$), and asymmetric three-coordinated barons ($N_{3A}$) were determined quantitatively to study the structures of these glasses by $^{11}B$ NMR. The values of $Q_{cc}$ and ${\eta}$ for $BO_3$ unit in the glasses were 2.74MHz and 0.22, those for $BO_3{^-}$ unit were 2.54MHz and 0.55, and those for $BO_4$ unit 0.60~0.75MHz and 0.00, respectively. The structure of SrBAl glass at $R_{1st}$ consisted of tetraborate ($[B_8O_{13}]^{-2}$) units and 1st-modified diborate ($[B_2Al_2O_7]^{-2}$) units, and those for the glass at $R_{max}$consisted of diborate ($[B_4O_7]^{-2}$) units, metaborate ($[BO_2^{-1}]$), 1st-modified diborate units, and 2nd-modified diborate ($[B_2Al_2O_8]^{-4}$) units. Due to the oxygens introduced from the strontium oxide. $AlO_4$ units were preferably formed rather than $BO_4$ units. And, the structure of SrBSi glasses in the region $R{\leq}0.5$ could be viewed as binary $SrO-B_2O_3$ glasses structure diluted by silicate oxide: therefore, the Si atoms of the glasses did not contributed to the change the configuration around the boron atoms. The silicate oxide was formed the $SiO_4{^-}$ units rather than the $BO_3{^-}$ units by the oxygens introduced from the storntium oxide in the region of $R{\geq}R_{max}$, and structure of those glass at $R_{max}$ consisted of diborate units, metaborate units loose $BO_4([BO_2]^{-1})$, and $SiO_4{^-}([SiO_{2.5}]^{-1})$ units.
$SrO-B_2O_3$ 유리들에 같은 양의 $Al_2O_3$와 $SiO_2$를 첨가한 3성분 SrBAl 유리들과 SrBSi 유리들을 제작하여, $^{11}B$ NMR 방법을 이용하여 4배위 붕소 수인 $N_4$, 대칭적 3배위 붕소 수인 $N_{3S}$ 그리고 비대칭적 3배위 붕소 수인 $N_{3A}$를 얻어 구조를 정량적으로 비교 분석하였다. 두 유리 모두에 대해 $BO_3$ 단위의 경우 $Q_{cc}$=2.74MHz, ${\eta}=0.22$이며, $BO_3{^-}$단위의 경우 $Q_{cc}$=2.54MHz, ${\eta}=0.55$ 그리고 $BO_4$ 단위의 경우 $Q_{cc}$=0.60~0.75MHz, ${\eta}{\approx}0.00$이다. SrBAl 유리계에서는 $R_{1st}$($N_4$ 값의 제1변환점)에서의 유리들의 구조는 tetraborate ($[B_8O_{13}]^{-2}$) 단위들과 1차 변형된 diborate($[B_2Al_2O_7]^{-2}$) 단위들로 구성되어졌으며, $R_{max}$($N_4$ 최대인 R)에서 유리의 구조는 diborate($[B_4O_7]^{-2}$) 단위들, metaborate($[BO_2^{-1}]$) 단위들, 1차 변형된 diborate 단위들, 그리고 2차 변형된 diborate($[B_2Al_2O_8]^{-4}$) 단위들로 구성되어졌다. 그리고 3배위인 $AlO_3$ 단위들은 $BO_3$ 단위들보다 SrO로부터 도입된 산소를 우선적으로 배위하여 4배위인 $AlO_4$ 단위들로 전환되었다. 또한, SrBSi 유리계에서는 Si 원자들은 $R{\leq}0.5$ 영역에서는 붕소 망목구조에 기여하지 않으므로 유리 구조는 $SiO_4$ 단위들로 희석(diluted)된 2성분 SrB 유리계와 같은 구조로 구성되어졌으며, $R{\geq}R_{max}$이상의 영역에서는 SrO로부터 도입된 산소에 의해 $SiO_4$ 단위들이 $BO_3{^-}$ 단위들보다 우선적으로 $SiO_4{^-}$ 단위들로 모두 형성되었다. 그리고 $R_{max}$에서 유리의 구조는 diborate 단위들, metaborate 단위들, loose $BO_4([BO_2]^{-1})$ 단위들, 그리고 $SiO_4{^-}([SiO_{2.5}]^{-1})$ 단위들로 구성되어졌다.