antony_w (antony_w) wrote,
antony_w
antony_w

Categories:

Ученые создали новый нанокомпозит из золота и титана



Ученые использовали лазеры и частицы золота, чтобы превратить оксид титана в нанокомпозит для фотокатализаторов. Исследователи из Университета ИТМО вместе со своими коллегами из Франции и США продемонстрировали, как можно использовать фемтосекундный лазер для настройки структуры и нанокомпозитных свойств пленок диоксида титана, заполненных наночастицами золота. Статья об этом опубликована в The Journal of Physical Chemistry C.

Оксиды различных металлов часто служат фотокатализаторами в различных системах, таких как очистка воздуха, реакции разложения воды и даже при производстве самоочищающихся поверхностей для стекла и зеркал. Физико-химические свойства таких материалов могут быть улучшены путем добавления наночастиц, которые превращают обычный оксид в наноматериал с новыми возможностями. Однако для успешного выполнения нужно понимать процессы, происходящие при формировании нанокомпозита, и уметь их контролировать.

Некоторое время назад ученые и инженеры создали ряд специальных материалов, способных ускорять химические процессы при воздействии света. Это открытие имеет большое значение для промышленности, потому что их можно использовать в самых разных устройствах: от очистителей воздуха до топливных элементов. Одним из подобных перспективных материалов является диоксид титана, в который можно влить наночастицы золота для улучшения его фотокаталитических свойств.

На самом деле, изготовление таких композиционных материалов остается сложной задачей. Существуют определенные трудности с размещением наночастиц внутри оксидных пленок, и еще сложнее контролировать их размер и распределение. Международная группа исследователей, в том числе из Университета ИТМО, предложила использовать лазерное излучение для достижения этой цели.

«Если мы подвергаем такие материалы лазерному излучению, как частицы золота, так и матрицы диоксида титана вокруг них изменяют свои свойства».
Максим Сергеев, научный сотрудник ИТМО.


Исследователи из Университета ИТМО и лаборатории Хьюберта Кюриена провели эксперимент, в котором тонкие пленки пористого диоксида титана были пропитаны ионами золота, быстро образующими частицы в масштабе нескольких нанометров. Затем материал подвергался лазерному излучению. Оказалось, что при правильно выбранном фемтосекундном лазерном облучении можно эффективно контролировать рост наночастиц, не повреждая материал. Например, если лазер движется с очень низкой скоростью, вокруг недавно выращенных наночастиц в пленке диоксида титана могут образовываться полости.

Вместе с исследователями из Университета Аризоны была разработана модель для объяснения этого эффекта, которая помогла определить температурное поле в материале, когда он подвергался лазерному излучению. Модель учитывала резонансное поглощение на металлических частицах, усиление локального поля, фотоиндуцированную генерацию несвязанных электронов и фотоэмиссию. Оказалось, что материал нагревается сильнее, когда в нем содержатся как более мелкие, так и более крупные частицы, хотя его температура все еще недостаточно высока, чтобы расплавить или разрушить материал для правильно выбранных параметров лазера.

В результате экспериментов и моделирования исследователи теперь могут лучше понять механизмы формирования нанокомпозитных пленок и получить больше возможностей для управления их свойствами. Использование лазеров для этих целей упростит производство таких «позолоченных» пленок диоксида титана, что облегчит их применение в промышленности. Однако сейчас технология еще совсем не готова для производства больших масштабах, и проводятся дополнительные исследования.

Tags: материалы
Subscribe

Posts from This Journal “материалы” Tag

promo antony_w август 17, 2014 11:48 18
Buy for 10 tokens
Есть блог, в котором написано много постов про роботов: ссылка И там есть несколько статей о замене рабочих мест человека роботами: Уже к 2018 году роботы отберут у человека часть профессий Рабский труд без зарплаты Армия роботов: зачем она нужна обильной людьми Поднебесной и кому может…
  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 1 comment