Лазер и золото: рождение наночуда
Ученые из России, Германии и Испании сделали уникальное открытие. Они показали, как можно одновременно воздействовать на поверхность фемтосекундным лазерным излучением и покрыть ее наночастицами благородных металлов.
Фемтосекундный лазер излучает свет с очень короткими импульсами. Они имеют очень высокую пиковую мощность и способны воздействовать на материалы без теплового повреждения. Фемтосекундный лазер может использоваться для создания наноструктур на поверхности различных материалов, таких как металлы, полимеры, керамика и др.
— младший научный сотрудник кафедры лазерной химии и лазерного материаловедения Евгения Хайруллина.
Наночастицы благородных металлов, таких как золото, серебро, палладий или платина, размером от 1 до 100 нанометров обладают уникальными оптическими, электрическими и каталитическими свойствами, которые зависят от их размера, формы и состава. Они могут усиливать или изменять световые поля на своей поверхности или вблизи нее.
Для создания наноструктурированной поверхности с равномерно распределенными наночастицами благородных металлов ученые использовали соли и комплексы этих металлов, которые наносили на поверхность в виде тонкого слоя. Затем они облучали поверхность фемтосекундным лазером при определенных параметрах. Ключевое отличие данной работы — то, что химикам СПбГУ удалось разработать одностадийный процесс: происходило параллельно лазерное испарение слоя металла и формирование периодических субмикронных структур на поверхности.
Эти структуры имеют размеры менее одного микрометра и называются LIPSS (laser induced periodic surface structure — лазерно-индуцированная периодическая структура поверхности). Они образуются из-за интерференции лазерного излучения с его отражением от поверхности или с плазмонными волнами на наночастицах. LIPSS усиливают локальные световые поля и способствуют дальнейшему образованию и осаждению наночастиц на поверхности.
В результате получается сложная наноструктура, состоящая из LIPSS и наночастиц благородных металлов. Подобная наноструктура имеет ряд преимуществ, таких как повышенная чувствительность к свету, улучшенная электропроводность и каталитическая активность. Эти свойства могут быть использованы для создания высокоэффективных устройств, применяемых в оптике и энергетике, в частности датчиков, накопителей энергии, светоизлучающих и оптоэлектронных устройств.
Фемтосекундный лазер излучает свет с очень короткими импульсами. Они имеют очень высокую пиковую мощность и способны воздействовать на материалы без теплового повреждения. Фемтосекундный лазер может использоваться для создания наноструктур на поверхности различных материалов, таких как металлы, полимеры, керамика и др.
Кратко процесс проходит так: подложка из кремния облучается фемтосекундным лазерным излучением. В этом случае длина одного импульса, порции излучения, составляет несколько фемтосекунд. Для сравнения, например, атом в молекуле совершает одно колебание за время от 10 до 100 фемтосекунд. Облучение таким лазером происходит через раствор, содержащий соединения благородных металлов (серебра, платины, палладия). На последнем этапе такие гибридные наноструктурированные платформы тестируются в качестве индикатора реакции димеризации, а эффективность этого процесса отслеживается in situ — спектрально с помощью метода поверхностно усиленной рамановской спектроскопии, который широко применяется в химии
— младший научный сотрудник кафедры лазерной химии и лазерного материаловедения Евгения Хайруллина.
Наночастицы благородных металлов, таких как золото, серебро, палладий или платина, размером от 1 до 100 нанометров обладают уникальными оптическими, электрическими и каталитическими свойствами, которые зависят от их размера, формы и состава. Они могут усиливать или изменять световые поля на своей поверхности или вблизи нее.
Для создания наноструктурированной поверхности с равномерно распределенными наночастицами благородных металлов ученые использовали соли и комплексы этих металлов, которые наносили на поверхность в виде тонкого слоя. Затем они облучали поверхность фемтосекундным лазером при определенных параметрах. Ключевое отличие данной работы — то, что химикам СПбГУ удалось разработать одностадийный процесс: происходило параллельно лазерное испарение слоя металла и формирование периодических субмикронных структур на поверхности.
Эти структуры имеют размеры менее одного микрометра и называются LIPSS (laser induced periodic surface structure — лазерно-индуцированная периодическая структура поверхности). Они образуются из-за интерференции лазерного излучения с его отражением от поверхности или с плазмонными волнами на наночастицах. LIPSS усиливают локальные световые поля и способствуют дальнейшему образованию и осаждению наночастиц на поверхности.
В результате получается сложная наноструктура, состоящая из LIPSS и наночастиц благородных металлов. Подобная наноструктура имеет ряд преимуществ, таких как повышенная чувствительность к свету, улучшенная электропроводность и каталитическая активность. Эти свойства могут быть использованы для создания высокоэффективных устройств, применяемых в оптике и энергетике, в частности датчиков, накопителей энергии, светоизлучающих и оптоэлектронных устройств.
Наши новостные каналы
Подписывайтесь и будьте в курсе свежих новостей и важнейших событиях дня.
Рекомендуем для вас
Пригвоздили серпом к земле, перерезали горло и…
Ученые рассказали, как провела последние мгновенья жизни таинственная «вампирша» из Польши....
Секретные китайские спутники «Тысячи парусов» — новый кошмар для астрономов
Наблюдать за звездами с Земли становится всё проблематичнее....
Раскрыта правда о «зелёной» Англии
На самом деле, Великобритании угрожает лососевое вымирание....
Почему викинги не сумели колонизировать Северную Америку?
1000-летняя тайна, похоже, все-таки разгадана....
Доказано на макаках: одиночество в старости сокращает шансы заболеть
Меньше других рядом — меньше угроз....
Лазеры раскрыли тайны затерянных городов на Великом шелковом пути
Стало известно, как города-близнецы процветали в суровом высокогорье....
Аномальное древнее кладбище найдено на юге Испании
В 5500-летнем некрополе оказалось много женщин и мало мужчин....
Специалисты NASA заявляют, что жизнь на Марсе может... скрываться
И они знают, где ее искать....
Коджи и лианглы: ученые раскрыли тайны самого древнего оружия
Выяснилось, что коренные австралийцы тоже любили смертельно подраться....
И снова наглый плагиат от компании Tesla?
Маск опять в суде. Теперь из-за «Бегущего по лезвию 2049»....
Ученые наконец-то подтвердили, что солнечный максимум уже наступил
Метеозависимым людям придётся несладко....
Судебный анализ ДНК может сделать невиновного преступником
Эксперты знают, но ничего не могут поделать....
Добыча криптовалюты: кто-то на этом зарабатывает, а кто-то теряет здоровье
Американские ученые вскрыли неожиданную проблему....
С помощью лидаров археологи нашли ещё более 6600 сооружений майя
Ещё предстоит обнаружить все крупные города древней цивилизации....
Гонки по вертикали: как долго Эверест будет самой высокой горой на планете?
Ученые, кажется, сумели разгадать эту загадку природы....
Инженеры изобрели мембрану для получения воды из воздуха
Высокопроизводительное устройство поможет в засушливых регионах....