Лазерный мир

Исследователи лазерного центра МГУ и института ядерной физики им. Скобельцына открыли новый способ синтеза материалов с нанопорами, в которые внедрены частицы металлов. Технология позволяет управлять количеством частиц и их положением внутри материалов.

Материалы с порами, имеющими размер в несколько нанометров, заполненными частицами металла, используются в фильтрах очистки крови, при антибактериальной терапии. Кроме того, материалы применяются в оптических и микроэлектронных устройствах.

Сейчас частицы внедряются в нанопоры с помощью термического или химического воздействия. Исследователи МГУ использовали для формирования наночастиц серебра в нанопористом материале – аэрогеле на основе диоксида кремния – лазеры, рассказали в пресс-службе университета. Атомы серебра внедрялись в аэрогель в составе раствора, затем наночастицы формировались с помощью лазера. Технология позволяет управлять концентрацией наночастиц в любом участке материала.

Итоги исследования опубликованы в издании The journal of supercritical fluids.

Laser assisted synthesis of silver nanoparticles in silica aerogel by supercritical deposition technique
Silver nanoparticles (AgNPs) were synthesized in the pores of silica aerogel by supercritical deposition technique. The sample was impregnated with the precursor Ag(hfac)COD dissolved in supercritical carbon dioxide. Conversion was performed by laser irradiation at the wavelength of 405 nm, which matches the plasmon band of AgNPs. The synthesis process was visualized by measuring the extinction spectra in real time. We show that near-spherical AgNPs with the size of few nanometers can be synthesized fast and locally within the irradiated area of the sample. The concentration of AgNPs can be tuned by the time of exposition. The irradiation-assisted conversion is shown to be efficient both under supercritical conditions and after partial or complete depressurization.
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S089684461630496X

«Работа посвящена синтезу металлических наночастиц в объемных нанопористых материалах. В данном случае серебряные частицы синтезировались в аэрогеле на основе диоксида кремния, характеризующемся размером пор от единиц до сотен нанометров. В работе достигнуты две основные цели. Первая — реализация управления концентрацией наночастиц в различных условиях путем дозирования лазерного облучения. Вторая цель — реализация оптической диагностики, позволяющей охарактеризовать форму, размер и концентрацию наночастиц непосредственно в процессе синтеза в режиме реального времени. Результаты демонстрируют, что примененная методика позволяет получать частицы квазисферической формы и размером несколько нанометров, при этом их концентрацией можно легко управлять», — рассказал Владимир Аракчеев, автор статьи, кандидат физико-математических наук, научный сотрудник Международного учебно-научного лазерного центра МГУ.

В основе применяемой экспериментальной методики лежит ставший популярным в последние годы метод сверхкритического осаждения, позволяющий синтезировать наночастицы металлов внутри объемных нанопористых материалов. Содержащие атомы металла химические соединения внедряют внутрь пор в виде раствора в сверхкритическом флюиде, который характеризуется высокой растворяющей способностью и низкой вязкостью. После этого проводится специфическая обработка пропитанного раствором материала, приводящая к высвобождению атомов металла и их дальнейшему объединению в наночастицы внутри пор. Традиционно обработка осуществляется путем термического или химического воздействия. В настоящей работе ученые использовали подход, основанный на использовании лазерного облучения для восстановления металла. Это значительно упрощает управление концентрацией наночастиц, а также дает возможность осуществления их синтеза с высокой пространственной избирательностью, достигаемой путем фокусировки излучения или с помощью интерференционных свойств света.

«Создание стабильных нанопористых композитов, в поры которых внедрены наночастицы металлов, является актуальной задачей. Такие композиты имеют широкий спектр современных и перспективных применений в химии, биомедицине, микроэлетронике, оптике. В частности, применение таких материалов актуально в катализе, переработке отходов, очистке крови, антибактериальной терапии, создании биоимплантатов, электронных и оптических компонентов и устройств», — заключил ученый.

Работа проходила в сотрудничестве с учеными из Института проблем лазерных и информационных технологий РАН.

Источник: https://reactor.space/news/sozdali-texnologiyu-vnedreniya-v-poristye-materialy-nanochastic/ и http://www.msu.ru/science/news/fiziki-mgu-razrabotali-novyy-metod-sinteza-metallicheskikh-nanochastits-v-materialakh.html