С. К. Евстропьев, Н. В. Никоноров

2.3 
Оптические свойства золь-гель материалов 
 
2.3
.1 Спектральные свойства золей и гелей
 
Многочисленными исследованиями установлено, что важнейшую роль в 
оптических свойствах золь-гель материалов играет рассеяние света. Процессам 
рассеяния света различными коллоидными системами посвящены классические 
труды Фарадея, Релея, Ми, Тиндаля и других исследователей. Изменение 
оптических свойств (обратимое помутнение) постепенно обезвоживаемого геля 
кремниевой кислоты изучал в своих классических оптах J.M. van Bemmelen еще 
в 19 веке [41]. В те же далекие годы исследователи предпринимали первые 
попытки установить соответствие между результатами оптических измерений и 
структурой гелей [41]. 
Классические теории рассеяния света (Релей, Ми) хорошо описывают 
процессы рассеяния света в разбавленных коллоидных системах, содержащих 
частицы простой формы и структуры. Эти теоретические модели лежат в 
основе традиционного метода изучения коллоидных систем – нефелометрии 
(например, [42]). Однако при золь-гель синтезе даже исходные гелеобразующие 
растворы часто имеют сложный состав и характеризуются высокой 
18 

---

концентрацией коллоидных частиц. Поэтому во многих случаях использование 
классических теорий рассеяния света затруднительно. Развитие и 
совершенствование моделей, описывающих рассеяние света дисперсными 
системами, продолжается и в настоящее время. 
Для целенаправленного синтеза золь-гель оптических наноматериалов 
необходимо понимание механизмов формирования их оптических свойств на 
всех стадиях синтеза. Стадия образования золя является первой и очень важной 
для всего технологического процесса.
Рассмотрим некоторые особенности формирования спектральных свойств 
золей, используя в качестве объекта рассмотрения водные золи, содержащие в 
различной концентрации относительно крупные и мелкие частицы кремнезема. 
Аморфный кремнезем характеризуется высокой прозрачностью в ближней УФ и 
видимой частях спектра, поэтому спектральные свойства золей SiO
2
в этих 
спектральных диапазонах определяются рассеянием света. Водные золи 
кремнезема можно рассматривать как модельную среду для оптических 
композиционных 
наноматериалов, 
иллюстрирующую 
закономерности 
формирования их спектральных свойств. 
На рис. 11 представлены спектры пропускания водных золей кремнезема, 
помещенных в кварцевую кювету толщиной 10 мм. Золи, содержащие мелкие 
(10 нм) частицы кремнезема, даже при их высокой концентрации, 
характеризуются высокой прозрачностью в ближней УФ и видимой частях 
спектра (рис. 11б). Разница в показателях преломления частиц кремнезема и 
воды в видимой части спектра довольно велика (