Новосибирск. 24 сентября. ИНТЕРФАКС - Ученые из Института катализа им.Г.К.Борескова СО РАН (Новосибирск) синтезировали наночастицы с помощью лазерного излучения из оксидов алюминия, циркония, кремния, церия, иттрия, гадолиния, а также научились управлять их параметрами, сообщает издание СО РАН "Наука в Сибири".
Статья об этом опубликована в международном журнале Journal of Aerosol Science.
"Лазерный метод синтеза относится к классу физических методов конденсации испаренных материалов и позволяет деликатно подбирать различные характеристики для тех или иных задач", - отмечает ведущий научный сотрудник отдела гетерогенного катализа института Антон Костюков.
В отличие от традиционных методов синтеза, лазерная установка позволяет получить монодисперсные слабо агломерированные сферические наночастицы без лишних примесей, а также материалы с такой кристаллической структурой, которую сложно синтезировать по-другому.
"Сейчас мы используем наночастицы в качестве носителей и катализаторов. Это то, чем занимается наш отдел напрямую. Но есть еще одно ответвление: мы синтезируем люминесцентные частицы, в которые добавляем люминесцирующие ионы, как правило, редкоземельные или переходные металлы, и они начинают светиться под действием возбуждающего света. Одно из направлений по применению этих наночастиц - это защитные метки и чернила. Мы можем использовать такие наночастицы в качестве люминесцентного пигмента для полимеров и из них делать защитную краску", - говорит Костюков.
По действием лазерного излучения вещество испаряется, а полученный пар конденсируется, в результате чего и образуются наночастицы, для этого в установку запускают холодный буферный газ, в нем частицы охлаждаются, подхватываются потоком и летят по "лабиринту", где происходит сепарация частиц по размерам.
Ученые могут управлять процессом и менять свойства частиц, в частности, размер, от нескольких до десятков нанометров, с помощью давления в камере: меняется область конденсации и тот путь, на котором частица растет.
Кроме того, можно изменить состав газа (чем больше его молекулярная масса, тем крупнее частицы) и скорость прокачки, с помощью которой регулируется количество полученного материала.
После того как частицы собраны, проводятся физико-химические анализы с использованием современного оборудования в центре коллективного пользования института с привлечением соответствующих специалистов. Исследователи изучают состав, структуру, поверхность - все, что нужно для эффективного их использования в дальнейшем.
Установка позволяет получать несколько граммов вещества в час, этого хватает для фундаментальных научных исследований. В перспективе, используя более мощные лазеры, можно будет достичь количества в десятки и сотни граммов и перейти к применению этих материалов в практических технологиях.
Второе направление - синтез многокомпонентных соединений и частиц более сложной архитектуры, в которых ядро состоит из одного материала, а оболочка - из другого, тогда как сейчас ученые сначала синтезируют наночастицу, а потом уже химическим методом наносят оболочки на эти материалы.