Статья:

Наночастицы ядро-оболочка, полученные методом испарения-конденсации

Конференция: CXXII Студенческая международная научно-практическая конференция «Молодежный научный форум»

Секция: Физико-математические науки

Выходные данные
Базарова Д.Ж. Наночастицы ядро-оболочка, полученные методом испарения-конденсации // Молодежный научный форум: электр. сб. ст. по мат. CXXII междунар. студ. науч.-практ. конф. № 12(122). URL: https://nauchforum.ru/archive/MNF_interdisciplinarity/12(122).pdf (дата обращения: 30.11.2022)
Лауреаты определены. Конференция завершена
Эта статья набрала 0 голосов
Мне нравится
Дипломы
лауреатов
Сертификаты
участников
Дипломы
лауреатов
Сертификаты
участников
на печатьскачать .pdfподелиться

Наночастицы ядро-оболочка, полученные методом испарения-конденсации

Базарова Дашима Жамбаловна
магистрант Бурятского государственного университета им. Д. Банзарова, преподаватель колледжа БГУ им. Д. Банзарова, РФ, г. Улан-Удэ

 

В настоящее время большое количество работ направлено на получение и исследование металлических наночастиц. В то же время до конца их свойства, особенно в их композиции с другими диэлектрическими веществами не изучены [1]. Данные материалы проявляют свойства, обусловленные квантоворазмерными эффектами, такими как высокая поглощающая способность электромагнитного излучения в ВЧ- и СВЧ- диапазонах, проявляющаяся в высоких значениях кубической восприимчивости [2]. Так, например, композиционные материалы, основанные на диэлектриках, содержащих металлические наночастицы, проявляют нелинейно-оптические свойства: наиболее высокое [3], из известных на сегодняшний день в литературе, значение 10-7 ед. СГСЕ, измеренное вблизи длины волны 590 нм плазменного резонанса Cu наночастиц [3]. Достигнутое значение кубической восприимчивости для частиц меди является максимально приближенной к теоретически предсказываемым предельным величинам. Кроме того, установлено, что время нелинейно-оптического отклика оказывается короче 2 пикосекунд.

Получение наноразмерных структур: частиц, порошков, физическим способом - облучением вещества пучком электронов, является перспективным направлением получения чистых наноматериалов. Наночастицы меди окисляются, поэтому покрытие Cu герметичной оболочкой является важной задачей.

Впервые получены медные наночастицы в оболочке диоксида кремния Сu@SiO2 физическим способом [5,6].

Композитные Cu/Si порошки получались с использованием электронного ускорителя прямого действия ЭЛВ-6.

Схема установки и принцип работы описан в [5,6]. Полученные наночастицы имеют сферическую форму - ядро-оболочка, частицы в основном отделены друг от друга.

Это имеет решающее значение для их использования не только в виде структурных единиц в различных устройствах, но что особенно важно, для их использования в качестве прекурсоров синтеза новых сложных наноструктур. Установлено HRTEM и EDX, что ядро меди не окисляется в течение длительного времени (более 4 лет).

Порошок, содержащий частицы Cu@SiO2, хранился в негерметичной упаковке в течении 4 лет. HRTEM ядра частицы (рис.1 а) и поверхностного слоя (рис.1.б) Cu@SiO2 из этого порошка, показывает наличие кристаллических плоскостей. SAED областей 1 и 2 на рис.1.а,б дает их значения, соответствующие меди. Эта особенность также имеет практическое значение, например, когда в проводящих композитных устройствах требуется неокисленная медь.

 

   

Рисунок. 1. HRTEM частицы Cu@SiO2: а – бездефектная часть ядра частицы, видны паралельные дифракционные линии от кристаллических плоскостей меди, б – изображение приоболочечной области

 

Кроме того, известно, что Cu имеет поверхностный плазмонный резонанс (ППР), обусловливающий поглощение электромагнитных волн в видимой области спектра, зависящий от диэлектрической проницаемости окружения. Процесс окисления быстро со временем изменяет ее диэлектрические свойства, что приводит к исчезновению ППР в видимой области спектра [8]. Внутреннее строение наночастиц наряду с высокой поверхностной энергией и размерным фактором предопределяет их многие физико-химические свойства.

Исследована структура наночастиц ядро-оболочка Сu@SiO2 полученных под облучением релятивистским пучком электронов. Выявлено, что для получения таких наночастиц ядро-оболочка Сu@SiO2 необходимо учитывать давление насыщенных паров испаряемых веществ. На основе частиц Cu@SiO2 созданы наночастицы окиси меди в оболочке диоксида кремния CuO@SiO2. Предложен новый метод обработки функции распределения частиц по размерам. С помощью него установлено, что в основе процесса образования наночастиц Cu@SiO2 лежит коагуляция, формирование оболочки уменьшает размер частиц. Обсуждаются механизмы образования наночастиц ядро-оболочка Сu@SiO2, Ag@Si.

 

Список литературы:
1. Ряснянский А.И., Palpant B., Debrus S., U.Pal, Степанов А.Л. Нелинейно-оптические свойства наночастиц золота, диспергированных в различных оптически-прозрачных матрицах //ФТТ.-2009.-Т.51,№1.-С.52-56.
2. Ганеев Р.А., Ряснянский А.И., Степанов А.Л., Кодиров М.К., Усманов Т.// Оптика и спектроскопия.-2003.-Т.95,№6.- С.1034-1042. 
3. Казакевич П.В., Воронов В.В., Симакин А.В., Шафеев Г.А. Образование наночастиц меди и латуни при лазерной абляции в жидкости. Квантовая электроника , 34, №10 (2004). С. 951-956.
4. Norman A Luechinger, Evagelos K Athanassiou and Wendelin J Stark. Graphene-stabilized copper nanoparticles as an air-stable substitute for silver and gold in low-cost ink-jet printable electronics // Nanotechnology. 2008. V.19, №44. 445201.
5. Temuujin J., Bardkhanov S., Nomoev A., Minjigmaa A., Dugersuren G.. Preparation of tailored structure copper and silicon/copper powders by a gas evaporation-condensation method // Bull. Mater. Sci. 2009. V.32, N5. P.1–5.
6. Номоев А.В., Бардаханов С.П. Патент №2412784 (13) C2 RU (11) «Способ получения композитных медьсодержащих нанопорошков» от 03.02.2009. 
7. Бохонов Б.Б., Корчагин М.А. Образование наноразмерных частиц типа «ядро-оболочка» при низкотемпературном обжиге механически активированных композиций //Вторая Всероссийская конференция по наноматериалам «НАНО 2007» 13 - 16 марта 2007 года, Новосибирск. С.268.
8. Р.А. Ганеев, А.И. Ряснянский, А.Л. Степанов, Т.Усманов. Нелинейное поглощение в диэлектрических слоях, содержащих наночастицы меди // ФТТ.-2003.-Т.45,вып.7.- С.1292-1296.