Получение наночастиц кремния и алюминия в водном растворе

Интерес к наноматериалам обусловлен существенным изменением их физических свойств по сравнению с массивными материалами. Изменение физико-химических свойств частиц, содержащих несколько сот или тысяч атомов, определяется изменением плотности электронных состояний.

Методом лазерной абляции получены водные растворы наночастиц алюминия и кремния. Импульсная лазерная обработка проводилась в режиме сдвоенных импульсов в дистиллированной воде. Вложенная энергия составляла для алюминия 1000–1500 Дж, время воздействия – 10–25 мин, для кремния – 50–1000 Дж при временах экспозиции от 1 до 10 мин. Методом сканирующей электронной микроскопии установлены особенности морфологии полученных частиц, а также поверхности кратеров поликристаллического алюминия и кремния. Показано, что формируется ансамбль частиц разного размера от 20 нм до 2,0 мкм. Некоторые частицы алюминия имеют огранку, что позволяет говорить об их кристалличности. Показано, что структура поверхности мишени после лазерного воздействия состоит из зерен, отделенных друг от друга канавками термического травления, поскольку испарение материала происходит в первую очередь по границам зерен.

1. Адуев, Б. П. Влияние начальной температуры на порог лазерного инициирования тетранитропентаэритрита с добавками наночастиц алюминия / Б. П. Адуев, Г. М. Белокуров, Д. Р. Нурмухаметов // Химическая физика. 2012. Т. 31. № 7.С.56–61.

2. Адуев, Б. П. Температурная зависимость порога инициирования композита тетранитропентаэритрит‑алюминий второй гармоникой неодимового лазера / Б. П. Адуев, Д. Р. Нурмухаметов, И. Ю. Лисков, А. А. Звеков, А. В. Каленский // Химическая физика. 2015. Т. 34. № 7. С. 54–57.

3. Risha, G.A. Combustion of frozer nanoaluminium and water mixtures/ G.A. Risha, T. L. Connel, R.A. Yetter, D. S. Sundaram, V. Yang // J. Propul. Power. 2014. Vol. 30. № 1. P. 133–142.

4. Risha, G.A., Tappan Combustion of nanoaluminium and liquid water / G.A. Risha, S. F. Son, R.A. Yetter, V. Yang, B. S. Tappan // Proc. Combust. Inst. 2007. Vol. 31. № 2. P. 2029–2036.

5. Маркевич, М. И. Структурные превращения в тонких металлических пленках при импульсном лазерном воздействии / М. И. Маркевич, А. М. Чапланов //Весцi НАН Беларусi. Сер. фiз.‑мат. навук. 2016. № 1. С. 28–35.

6. Markevich, M. I. In sulphurous liquids under action of chock waves / M. I. Markevich, F.A. Piskunov // High Power Laser Science and Engineering. 1995. Czech R. NATO Advanced study institute. Karlovy Vary. P. 49.

7. Chaplanov A. V., Goncharov V. K., Kozadaev K. V., Markevich M. I., Puzyrov M. V. The laser method of metal nanoparticle formation with the help of spatial separation // Publications of the astronomical observatory of Belgrade. Belgrade. 2007. № 82. P. 45–55.

8. Казилин, Е. Е. Исследование коллоидных растворов селена, созданных по лазерной технологии /Е.Е. Казилин, М. И. Маркевич, С. В. Конкин и др. // Перспективные материалы. 2008. № 3. С. 60–63.