
Управляемая абляция: новое слово в технологиях создания наночастиц
Физики из МФТИ, Владимирского государственного университета и МИФИ совместно разработали метод, который позволяет управлять оптическими свойствами дисульфида молибдена, контролируя размер его наночастиц и процесс изменения химического состава. По словам ученых, этот метод позволяет получить наночастицы, которые можно использовать в электронике, нанооптике, нанофотонике и медицине.
Дисульфид молибдена принадлежит к классу дихалькогенидов переходных металлов. Это двумерные полупроводниковые кристаллы, имеющие слоистую структуру. Их монослои обладают высокой анизотропией и прямой запрещенной зоной. Учитывая эти оптические свойства, дихалькогениды переходных металлов используются в электронике и нанооптике, например, в качестве транзисторов, биосенсоров, фотодатчиков и поляризаторов.
Специалисты из МФТИ показали, что с помощью обработки лазером можно создавать сферические наночастицы желаемого размера, которые поглощают свет и демонстрируют высокий фототермический отклик. Недостаток этого метода заключается в том, что он довольно сложный и трудоемкий.
Исследователи выбирали время воздействия лазера, меняли состав растворителя, измеряли спектры поглощения света и сравнивали их с результатами компьютерного моделирования.
Физики разработали метод, который позволяет управлять оптическими свойствами дисульфида молибдена, контролируя размер его наночастиц и процесс изменения химического состава. По словам ученых, этот метод позволяет получить наночастицы, которые можно использовать в электронике, нанооптике, нанофотонике и медицине.
Ученые усовершенствовали методику и добавили возможность управлять не только размером частиц, но и их химическим составом. Для производства наночастиц дисульфида молибдена, одного из видов дихалькогенидов переходных металлов, наиболее распространенным является метод абляции. Его и применили физики. При использовании этого метода на поверхность дисульфида молибдена, помещенного в раствор, воздействует лазер, в результате чего происходит микровзрыв, и на поверхности образуются наночастицы.
Размер полученных частиц можно менять путем регулировки мощности и длительности лазерного излучения. Также можно контролировать химический состав наночастиц, включая их структуру и толщину оболочки. Стоит отметить, что эта методология дает возможность получать наночастицы с хорошей монодисперсностью, что является их преимуществом перед другими методами получения наночастиц.
Сначала ученые облучали лазером объемный кристалл дисульфида молибдена, помещенный в кювету с деионизированной водой. В результате получали наночастицы размером от 30 до 340 нанометров. Но это было еще не все. Полученные наночастицы фрагментировали при помощи магнитной мешалки, а в процессе перемешивания облучали лазером. В результате фрагментации образовывались сферические наночастицы, причем чем дольше длилась фрагментация (от 10 до 40 минут), тем меньше становились частицы. Более мелкие наночастицы хуже поглощали свет, что качественно и количественно согласовывалось с теорией рассеяния света. Визуально это проявлялось в изменении цвета раствора с наночастицами.
Затем было решено все операции с частицами проделать не в воде, а в растворе этанола. Полученные частицы имели четкую структуру: оболочка — ядро. Внутри ядра находились фрагменты слоев, а оболочка состояла из сплошных двух-трех слоев дисульфида молибдена. При длительной фрагментации оболочка исчезала.
Методы, использованные в эксперименте, позволили также наблюдать за изменением химического состава полученных наночастиц. При дефрагментации более 60 минут метод раскрывал пики, соответствующие оксиду молибдена MoO3, а при облучении в течение 20-60 минут — промежуточную фазу между дисульфидом молибдена и оксидом молибдена. Применяя комбинацию методов энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии и просвечивающей электронной микроскопии, ученые получили диафильм, показывающий, как происходило замещение серы атомами кислорода. Ученые полагают, что реакция стала возможна из-за разложения молекул этанола и повышения количества свободного кислорода в растворе.
Исходя из полученных результатов ученые сделали вывод, что описанный метод получения наночастиц является универсальным, поскольку он позволяет изменять их размер и химический состав. Метод может быть использован в качестве основы для создания новых материалов и устройств, таких как катализаторы, оптические свойства которых зависят от размера наночастиц, а также для изучения физических свойств наночастиц, включая оптические, электрические и магнитные свойства.
Дисульфид молибдена принадлежит к классу дихалькогенидов переходных металлов. Это двумерные полупроводниковые кристаллы, имеющие слоистую структуру. Их монослои обладают высокой анизотропией и прямой запрещенной зоной. Учитывая эти оптические свойства, дихалькогениды переходных металлов используются в электронике и нанооптике, например, в качестве транзисторов, биосенсоров, фотодатчиков и поляризаторов.
Специалисты из МФТИ показали, что с помощью обработки лазером можно создавать сферические наночастицы желаемого размера, которые поглощают свет и демонстрируют высокий фототермический отклик. Недостаток этого метода заключается в том, что он довольно сложный и трудоемкий.
Исследователи выбирали время воздействия лазера, меняли состав растворителя, измеряли спектры поглощения света и сравнивали их с результатами компьютерного моделирования.
Физики разработали метод, который позволяет управлять оптическими свойствами дисульфида молибдена, контролируя размер его наночастиц и процесс изменения химического состава. По словам ученых, этот метод позволяет получить наночастицы, которые можно использовать в электронике, нанооптике, нанофотонике и медицине.
Ученые усовершенствовали методику и добавили возможность управлять не только размером частиц, но и их химическим составом. Для производства наночастиц дисульфида молибдена, одного из видов дихалькогенидов переходных металлов, наиболее распространенным является метод абляции. Его и применили физики. При использовании этого метода на поверхность дисульфида молибдена, помещенного в раствор, воздействует лазер, в результате чего происходит микровзрыв, и на поверхности образуются наночастицы.
Размер полученных частиц можно менять путем регулировки мощности и длительности лазерного излучения. Также можно контролировать химический состав наночастиц, включая их структуру и толщину оболочки. Стоит отметить, что эта методология дает возможность получать наночастицы с хорошей монодисперсностью, что является их преимуществом перед другими методами получения наночастиц.
Сначала ученые облучали лазером объемный кристалл дисульфида молибдена, помещенный в кювету с деионизированной водой. В результате получали наночастицы размером от 30 до 340 нанометров. Но это было еще не все. Полученные наночастицы фрагментировали при помощи магнитной мешалки, а в процессе перемешивания облучали лазером. В результате фрагментации образовывались сферические наночастицы, причем чем дольше длилась фрагментация (от 10 до 40 минут), тем меньше становились частицы. Более мелкие наночастицы хуже поглощали свет, что качественно и количественно согласовывалось с теорией рассеяния света. Визуально это проявлялось в изменении цвета раствора с наночастицами.
Затем было решено все операции с частицами проделать не в воде, а в растворе этанола. Полученные частицы имели четкую структуру: оболочка — ядро. Внутри ядра находились фрагменты слоев, а оболочка состояла из сплошных двух-трех слоев дисульфида молибдена. При длительной фрагментации оболочка исчезала.
Методы, использованные в эксперименте, позволили также наблюдать за изменением химического состава полученных наночастиц. При дефрагментации более 60 минут метод раскрывал пики, соответствующие оксиду молибдена MoO3, а при облучении в течение 20-60 минут — промежуточную фазу между дисульфидом молибдена и оксидом молибдена. Применяя комбинацию методов энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии и просвечивающей электронной микроскопии, ученые получили диафильм, показывающий, как происходило замещение серы атомами кислорода. Ученые полагают, что реакция стала возможна из-за разложения молекул этанола и повышения количества свободного кислорода в растворе.
Исходя из полученных результатов ученые сделали вывод, что описанный метод получения наночастиц является универсальным, поскольку он позволяет изменять их размер и химический состав. Метод может быть использован в качестве основы для создания новых материалов и устройств, таких как катализаторы, оптические свойства которых зависят от размера наночастиц, а также для изучения физических свойств наночастиц, включая оптические, электрические и магнитные свойства.
Наши новостные каналы
Подписывайтесь и будьте в курсе свежих новостей и важнейших событиях дня.
Рекомендуем для вас

Тайна последнего Папы: сбудется ли пророчество XII века?
Три Петра, один престол: что об этом говорят историки и сам Ватикан?...

Что 220 дней в космосе сделали с 70-летним мужчиной?
Старейший астронавт NASA возвратился на Землю....

Экстремальная «зомби-звезда» с чудовищным по силе магнитным полем стремительно мчится по галактике
И никто не знает, откуда она вообще взялась....

Историки подтвердили: Римскую империю добил… ледниковый период
Об этом рассказали камни, принесенные гренландскими ледниками в Исландию....

Невероятная история единственного человека, которому удалось проникнуть в Зону 51
Джерри Фримен не только выбрался оттуда, но и рассказал, что увидел....

Американские военные приступили к строительству орбитального авианосца
Пентагон говорит, что это исключительно ради мира. Но эксперты прогнозируют военную эскалацию в космосе....

«Двух монстров» засняли на камеру в знаменитом шотландском озере
Ученые не верят, но кого тогда видел очевидец?...

Оксфордские лорды и кубок смерти: громкий скандал в главном британском вузе
Оказывается, английские ученые почти 200 лет пили вино и шоколад… из черепа рабыни....

Китай испытал новейшую водородную, но не ядерную бомбу
Кто-то говорит, что это инновация, а кто-то, что такое уже было в СССР....

Бетон в туннелях для автотранспорта гниёт удивительно быстро
Казалось бы прочный материал гложут микробы....

Исследование показало, отчего погиб древнеримский гладиатор в Британии
О, это была очень мучительная и страшная смерть!...

Шимпанзе устраивают пьяные вечеринки
Похоже, у человека и близких видов это в крови....

Археологи откопали 4500-летнюю гробницу египетского принца из Пятой династии
В ней был погребён Васер-Иф-Ре....

Оказывается, искали не там: почему сферы Дайсона прячутся в двойных системах?
Новые расчеты астрофизиков в корне меняют правила поиска инопланетной жизни....

Древний «крем для тела» спас человечество от вымирания 41 000 лет назад
Детектив каменного века: охра против ультрафиолета....

Вороны еще раз подтвердили свою гениальность
Исследование показало, что эти птицы отлично распознают… геометрические фигуры....