دانشمندان نانوکامپوزیت جدیدی از طلا و تیتانیوم ایجاد کرده اند

نانو

دانشمندان از لیزرها و ذرات طلا برای تبدیل اکسید تیتانیوم به نانوکامپوزیت برای فوتوکاتالیستها استفاده کردند. محققان دانشگاه ITMO ، به همراه همكاران فرانسه و آمریكا ، چگونگی استفاده از لیزر femtosecond را برای تنظیم ساختار و خصوصیات نانوكامپوزیت فیلمهای دی اکسید تیتانیوم مملو از نانوذرات طلا نشان داده اند.

 

اکسیدهای فلزات مختلف معمولاً در سیستمهای مختلف از جمله تصفیه هوا ، واکنشهای تجزیه آب و حتی در ساخت سطوح خودکار تمیزکننده برای شیشه و آینه ها به عنوان فوتوکاتالیست عمل می کنند. با افزودن نانوذرات ، می توان خصوصیات فیزیکوشیمیایی این مواد را بهبود بخشید ، که یک اکسید مشترک را با استفاده از امکانات جدید به یک نانو مواد تبدیل می کند. با این حال ، برای اجرای موفقیت آمیز لازم است که فرایندهای رخ داده در هنگام شکل گیری نانوکامپوزیت را درک کرده و بتوانیم آنها را کنترل کنیم.

مدتی پیش دانشمندان و مهندسان تعدادی ماده خاص ایجاد کردند که می توانند در هنگام قرار گرفتن در معرض نور فرآیندهای شیمیایی را تسریع کنند. این کشف برای صنعت از اهمیت زیادی برخوردار است ، زیرا آنها می توانند در دستگاه های مختلفی استفاده شوند: از دستگاه های تصفیه هوا گرفته تا سلول های سوختی. یکی از چنین مواد امیدوارکننده دی اکسید تیتانیوم است که در آن می توان نانوذرات طلا را برای بهبود خواص فوتوکاتالیستی آن ریخت.

در حقیقت ، ساخت چنین مواد کامپوزیتی یک چالش باقی مانده است. با قرار دادن نانو ذرات درون فیلمهای اکسید مشکلات خاصی وجود دارد و کنترل اندازه و توزیع آنها حتی دشوارتر است. یک تیم بین المللی از محققان ، از جمله کسانی که از دانشگاه ITMO استفاده می کنند ، استفاده از اشعه لیزر را برای دستیابی به این هدف پیشنهاد داده اند.


محققان دانشگاه ITMO و آزمایشگاه هوبرت کورین آزمایشی را انجام دادند که در آن فیلمهای نازک دی اکسید متخلخل تیتانیوم با یون های طلا آغشته شدند و به سرعت ذرات را در مقیاس چند نانومتر تشکیل دادند. سپس مواد در معرض اشعه لیزر قرار گرفتند. معلوم شد که با تابش مناسب لیزر femtosecond ، امکان کنترل موثر نانوذرات بدون آسیب رساندن به مواد وجود دارد. به عنوان مثال ، اگر لیزر با سرعت بسیار کمی حرکت کند ، ممکن است حفره هایی در اطراف نانوذرات تازه رشد یافته در فیلم دی اکسید تیتانیوم تشکیل شود.

 

همراه با محققان دانشگاه آریزونا ، مدلی برای توضیح این اثر تهیه شد ، که در تعیین تابش دمای دما در مواد هنگام قرار گرفتن در معرض تابش لیزر کمک می کرد. این مدل جذب رزونانس در ذرات فلزی ، تقویت میدان محلی ، تولید ناشی از عکس الکترونهای نامحدود و عکسبرداری را در نظر گرفت. معلوم شد که این ماده هنگامی که حاوی ذرات کوچکتر و بزرگتر باشد ، گرمتر می شود ، گرچه دمای آن هنوز به اندازه کافی زیاد نیست تا مواد را برای پارامترهای لیزر به درستی انتخاب کرده و از بین ببرد.

 

در نتیجه آزمایشات و شبیه سازی ها ، محققان هم اکنون می توانند مکانیسم های تشکیل فیلم های نانوکامپوزیتی را بهتر بشناسند و فرصت های بیشتری برای کنترل خواص خود بدست آورند. استفاده از لیزرها برای این اهداف ، تولید چنین فیلم های "طلاکاری شده" دی اکسید تیتانیوم را ساده تر می کند ، که کاربرد آنها در صنعت را تسهیل می کند. با این حال ، اکنون این فناوری به هیچ وجه آماده تولید در مقیاس بزرگ نیست و تحقیقات تکمیلی نیز در حال انجام است.

نظرات

برای ارسال نظر باید وارد حساب کاربری شوید. ورود یا ثبت نام

بیشتر بخوانید