ИССЛЕДОВАНИЕ КОЛЛОИДНЫХ РАСТВОРОВ НАНОЧАСТИЦ, ПОЛУЧЕННЫХ ПРИ ЛАЗЕРНОЙ АБЛЯЦИИ ТВЕРДЫХ ТЕЛ В ЖИДКОСТИ

Представлены результаты исследований коллоидных растворов наночастиц, полученных при лазерной абляции твердых тел в жидкости. Экспериментальная установка включала иттербиевый импульсный волоконный лазер YLP (Россия) с длиной волны излучения 1064 нм и длительностью импульса 100 нс, блок управления мощностью излучения (до 20 Вт) и частотой следования импульсов (20 – 60 кГц), автоматизированную систему перемещения мишени на базе моторизованного двухосного линейного транслятора 8MTF (Литва) и контроллера CNC USB TB6560 (КНР). Последняя позволяла равномерно испарять материал с поверхности мишени, уменьшая изменения по размерам образующихся кратеров и повышая тем самым эффективность абляции при продолжительном облучении, а также сужать разброс по размерам получаемых наночастиц. Параметры сканирования задавали и контролировали через компьютер, процесс сканирования отображался на мониторе. Размер частиц определяли на лазерном анализаторе SALD-7500nano (Япония). Исследования проводили методами сканирующей электронной микроскопии и энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии, для чего использовали сканирующий электронный микроскоп JCM-6000 (Япония). На экспериментальной установке при лазерной абляции объемных металлических и полупроводниковых мишеней в жидкости получали коллоидные растворы наночастиц, в нашем случае — серебра и кремния, в этиловом спирте (C₂H₅OH) со средним размером 45 и 33 нм соответственно. При этом раствор коагулированных частиц кремния диспергировали в ультразвуковой ванне. Оптические свойства растворов исследовали с помощью спектрофотометра СФ-56 (Россия) с кварцевыми кюветами (длина оптического пути — 10 мм). В качестве образца сравнения использовали этанол. Для раствора наночастиц серебра минимум пропускания света фиксировали на 390 нм, что связано с поглощением излучения на этой длине волны в результате поверхностного плазмонного резонанса. Раствор наночастиц кремния пропускал излучение начиная с 300 нм. Он был практически полностью (до 95 %) прозрачен в видимой красной и инфракрасной областях спектра.

1. Пячин С. А., Пугачевский М. А. Новые технологии получения функциональных наноматериалов. — Хабаровск, 2013. — 38 с.

2. Гракович П. Н. Лазерная абляция политетрафторэтилена / Журнал Российского химического общества имени Д. И. Менделеева. 2008. Т. LII. № 3. С. 97 – 105.

3. Лещик С. Д., Зноско К. Ф., Сергиенко И. Г. Получение наночастиц лазерной абляцией твердых тел в жидкости в режиме наносекундных импульсов / Фундаментальные проблемы радиоэлектронного приборостроения: материалы междунар. науч.-техн. конф. INTERMATIC-2014. Ч. 2. — М.: МГТУ МИРЭА, 2014. С. 84 – 87.

4. Смагулов А. А., Лапин И. Н., Светличный В. А. Разработка автоматизированной установки для синтеза наночастиц благородных металлов методом лазерной абляции объемных мишеней в жидкости / Известия Томского политехнического университета. 2013. Т. 323. № 2. С. 152 – 155.

5. Казакевич П. В., Воронов В. В., Симакин А. В., Шафеев Г. А. Образование наночастиц меди и латуни при лазерной абляции в жидкости / Квантовая электроника. 2004. Т. 34. № 10. С. 951 – 956.

6. Симакин А. В., Воронов В. В., Шафеев Г. А. Образование наночастиц при лазерной абляции твердых тел в жидкостях / Труды института общей физики имени А. М. Прохорова. 2004. Т. 64. С. 83 – 107.

7. Казакевич В. С., Казакевич П. В., Яресько П. С., Нестеров И. Г. Влияние физико-химических свойств жидкости на процессы лазерной абляции и фрагментации наночастиц Au в изолированном объеме / Известия Самарского научного центра РАН. 2012. Т. 14. № 4. С. 64 – 69.

8. Лещик С. Д., Зноско К. Ф., Калугин Ю. К. Исследование частиц, генерированных лазерной абляцией твердых тел в жидкости / Вестник Брестского государственного технического университета. 2014. № 4. С. 6 – 10.

9. Макаров Г. Н. Применение лазеров в нанотехнологии: получение наночастиц и наноструктур методами лазерной абляции и лазерной нанолитографии / Успехи физических наук. 2013. Т. 183. № 7. С. 673 – 718.