2020年5月11日
不同金属的氧化物经常在各种系统中充当光催化剂，如空气净化、水分解反应，甚至在玻璃和镜子的自清洁表面的生产中。这种材料的物理化学性能可以通过添加纳米粒子来改善，纳米粒子将普通的氧化物变成了具有亚博网站下载新功能的纳米材料。yabo214
然而，要成功地完成这一过程，就必须了解纳米复合材料形成时的过程，并能够控制它们。ITMO大学的研究人员与来自法国和美国的同事一起演示了如何使用飞秒激光来调整含有金纳米颗粒的二氧化钛薄膜的结构和纳米复合材料特性。yabo214这篇论文发表在《美国化学学会期刊》上物理化学学报C．
不久前，科学家和工程师发明了许多特殊材料，这些材料在暴露在光线下时能够加速化学过程。亚博网站下载这一发现对工业有重大意义——这种材料可以用于从空气净化器到燃料电池的各种设备中。亚博网站下载其中一种很有前途的材料是二氧化钛，它可以注入亚博网站下载金纳米颗粒来改善其光催化性能。yabo214该领域的研究由ITMO大学的研究人员进行。
事实上，这种复合材料的制造仍然具有挑战性。亚博网站下载二氧化钛和金纳米粒子的薄膜可以单独制造，但这两种成分的结合方式尚未确定。yabo214将纳米粒子放置在氧化膜中有一定的困难，而控制它们的大小和分布则更加困难。yabo214一个国际研究小组，包括来自ITMO大学的研究人员，建议使用激光辐射来实现这一目标。“如果我们将这些材料置于激光辐射下，金颗粒亚博网站下载和它们周围的二氧化钛基质都会改变它们的属性，”yabo214ITMO的研究助理马克西姆·谢尔盖耶夫解释道。
ITMO大学和Hubert Curien实验室的研究人员进行了一项实验，在多孔二氧化钛薄膜中浸渍金离子，迅速形成几纳米大小的颗粒。yabo214然后，对材料进行激光辐射。结果表明，通过适当选择飞秒激光照射，可以在不损伤材料的情况下有效地控制纳米粒子的生长。yabo214例如，如果激光以非常低的速度移动，在二氧化钛薄膜中新生长的纳米颗粒周围可能会形成空洞。yabo214
“我们和亚利桑那大学的研究人员一起开发了一个模型来解释这种效应，帮助我们确定了当材料受到激光辐射时的温度场。该模型考虑了金属粒子上的共振吸收、局域场增强、光诱导产生未束缚电子和光电发射。yabo214当它包含更小或更大的粒子时，材料被证明加热得更多，尽管在正确选择的激光参数下，它的温度仍不足以熔化或破坏材料。”yabo214法国国家科学研究中心休伯特·居里安实验室研究主任Tatiana Itina解释道。
通过实验和模拟，研究人员现在可以更好地理解纳米复合薄膜形成的机制，并有更多的可能性来控制它们的性质。为了这些目的使用激光将简化这种“镀金”二氧化钛薄膜的生产，这将使它们在工业中更容易实现。然而，目前这项技术还远远没有准备好，更多的研究正在进行中。
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