Ученые создали новый нанокомпозит из золота и титана

Ученые использовали лазеры и частицы золота, чтобы превратить оксид титана в нанокомпозит для фотокатализаторов. Исследователи из Университета ИТМО вместе со своими коллегами из Франции и США продемонстрировали, как можно использовать фемтосекундный лазер для настройки структуры и нанокомпозитных свойств пленок диоксида титана, заполненных наночастицами золота. Статья об этом опубликована в The Journal of Physical Chemistry C.

Оксиды различных металлов часто служат фотокатализаторами в различных системах, таких как очистка воздуха, реакции разложения воды и даже при производстве самоочищающихся поверхностей для стекла и зеркал. Физико-химические свойства таких материалов могут быть улучшены путем добавления наночастиц, которые превращают обычный оксид в наноматериал с новыми возможностями. Однако для успешного выполнения нужно понимать процессы, происходящие при формировании нанокомпозита, и уметь их контролировать.

Некоторое время назад ученые и инженеры создали ряд специальных материалов, способных ускорять химические процессы при воздействии света. Это открытие имеет большое значение для промышленности, потому что их можно использовать в самых разных устройствах: от очистителей воздуха до топливных элементов. Одним из подобных перспективных материалов является диоксид титана, в который можно влить наночастицы золота для улучшения его фотокаталитических свойств.

На самом деле, изготовление таких композиционных материалов остается сложной задачей. Существуют определенные трудности с размещением наночастиц внутри оксидных пленок, и еще сложнее контролировать их размер и распределение. Международная группа исследователей, в том числе из Университета ИТМО, предложила использовать лазерное излучение для достижения этой цели.

«Если мы подвергаем такие материалы лазерному излучению, как частицы золота, так и матрицы диоксида титана вокруг них изменяют свои свойства».

Максим Сергеев, научный сотрудник ИТМО.

Исследователи из Университета ИТМО и лаборатории Хьюберта Кюриена провели эксперимент, в котором тонкие пленки пористого диоксида титана были пропитаны ионами золота, быстро образующими частицы в масштабе нескольких нанометров. Затем материал подвергался лазерному излучению. Оказалось, что при правильно выбранном фемтосекундном лазерном облучении можно эффективно контролировать рост наночастиц, не повреждая материал. Например, если лазер движется с очень низкой скоростью, вокруг недавно выращенных наночастиц в пленке диоксида титана могут образовываться полости.

Вместе с исследователями из Университета Аризоны была разработана модель для объяснения этого эффекта, которая помогла определить температурное поле в материале, когда он подвергался лазерному излучению. Модель учитывала резонансное поглощение на металлических частицах, усиление локального поля, фотоиндуцированную генерацию несвязанных электронов и фотоэмиссию. Оказалось, что материал нагревается сильнее, когда в нем содержатся как более мелкие, так и более крупные частицы, хотя его температура все еще недостаточно высока, чтобы расплавить или разрушить материал для правильно выбранных параметров лазера.

В результате экспериментов и моделирования исследователи теперь могут лучше понять механизмы формирования нанокомпозитных пленок и получить больше возможностей для управления их свойствами. Использование лазеров для этих целей упростит производство таких «позолоченных» пленок диоксида титана, что облегчит их применение в промышленности. Однако сейчас технология еще совсем не готова для производства больших масштабах, и проводятся дополнительные исследования.


Читайте также:

Исследование: коронавирус выживает вне зависимости от температуры воздуха и широты.

НАСА показала самое подробное изображение древних рек на Марсе.

Астрономы поняли природу красных полос на астероиде Рюгу.

Подписывайтесь
на наши каналы в Telegram

«Хайтек»новостионлайн

«Хайтек»Dailyновости 3 раза в день

Первая полоса
В Китае создали гибкого робота, который скручивается в талии на 320°
Новости
Посмотрите, как 5 000 дронов установили рекорд по самому продолжительному шоу
Новости
Черная смерть бушевала в Африке за тысячу лет до Европы, показал анализ мумии
Наука
«Уэбб» рассмотрел самые маленькие астероиды Главного пояса
Космос
Выручка приложений российских e-commerce брендов увеличилась на 57%
Новости
Посмотрите, как робопес встает в стойку на передних лапах и возит людей
Новости
Разлив нефтепродуктов у побережья Анапы показали на снимках из космоса
Космос
Инженеры больших идей: как российская ИТ-компания создает сообщество разработчиков
Технологии
Это не комета и не астероид: необычный объект нашли в Солнечной системе
Космос
Уникальную черную дыру нашли астрономы: у нее странная ориентация
Космос
Посмотрите на зимний Марс: снег совсем не похож на земной  
Космос
ИИ научился создавать тысячи вирусов: их не видят антивирусы
Новости
Автотехнологии будущего, ставшие реальностью
Мнения
Ученые открыли уникальный материал для памяти будущего
Новости
«Черная» Луна: россияне встретят Новый год с редким астрономическим явлением
Космос
Названы сроки запуска российских спутников «Марафон» для интернета вещей
Космос
Роскачество проверит игры и приложения на манипуляции и безопасность
Новости
Власти начнут собирать данные о перемещениях россиян: как и зачем это нужно
Новости
Выяснилось, как отсутствие секса влияет на мужское здоровье
Наука
Физики придумали, как подтвердить «теорию о мироздании»
Космос