Лазерный мир

Исследователи из Института автоматики и процессов управления Дальневосточного отделения РАН и Института химии Дальневосточного отделения РАН (Владивосток) совместно с коллегами из Испании и Японии синтезировали наноматериал на основе кремния и золота с помощью метода лазерной абляции, разработанного и протестированного ранее этой научной группой. Сначала авторы получили кремниевые микросферы, освещая лазером пластины этого кристалла, помещенные в органический растворитель. Затем к полученному раствору добавили ионы золота и провели повторное облучение лазерными импульсами. В результате поверхность кремниевых микросфер «обросла» золотыми нанокластерами, которые постепенно внедрились и в глубь частиц.

Эксперименты показали, что полученные гибридные частицы поглощают до 96% солнечного излучения, преобразуя его в тепло. При этом образцы материала при освещении лазером нагревались до 300°C. Это свойство позволит использовать их в солнечных опреснителях, поскольку наноматериал при освещении будет эффективно нагревать морскую воду, которая, испаряясь, станет конденсироваться в виде капель чистой питьевой воды. Кроме того, ученые выяснили, что, когда на поверхность кремниево-золотых наносфер оседают какие-либо молекулы, присутствующие в растворе, их оптические свойства сильно изменяются. Это позволяет использовать отдельные гибридные частицы в качестве детекторов различных химических веществ, например опасных газов и лекарственных препаратов.

Затем ученые получили несколько образцов материала в виде пленок, нанеся раствор из гибридных частиц на гладкое стекло. В результате каждая пленка имела уникальную структуру поверхности, поскольку наносферы всегда оседали на подложку произвольно и неконтролируемо. Случайная агломерация частиц позволила создать неповторимые картины оптических сигналов, которые можно записать и использовать в дальнейшем в качестве защитных меток.
«Кодирующая способность таких оптических меток составляет 10 в степени 3000, то есть именно такое количество попыток потребуется злоумышленнику, чтобы случайным образом повторить какую-либо метку. Это и делает ее физически некопируемой», — поясняет руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Станислав Гурбатов, кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник ИАПУ ДВО РАН.

«Кодирующая способность таких оптических меток составляет 10 в степени 3000, то есть именно такое количество попыток потребуется злоумышленнику, чтобы случайным образом повторить какую-либо метку. Это и делает ее физически некопируемой», — поясняет руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Станислав Гурбатов, кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник ИАПУ ДВО РАН. «Простота предложенной технологии синтеза, а также ее высокая производительность, достигающая нескольких грамм в час, делают ее коммерчески привлекательной для наносенсорики, преобразования солнечной энергии и антиконтрафактной маркировки. В дальнейшем мы планируем более подробно исследовать оптические свойства получаемых наночастиц в зависимости от исходных концентраций компонентов и типа растворителя», — рассказывает соавтор исследования, Владислав Пузиков, аспирант и инженер ИАПУ ДВО РАН.

Источник: https://rscf.ru/news/release/nanochastitsy-iz-kremniya-i-zolota-pomogut-borotsya-s-kontrafaktom/