不同金屬的氧化物通常在各種系統中用作光催化劑，例如空氣凈化、水分解反應，以及玻璃和鏡子的自清潔，其中最出名的材料就是二氧化鈦。研究發現，這些氧化物材料的物理化學性質可以通過添加納米顆粒來改善，將其轉變成具有新性能的納米材料。

然而要成功實現這一點，需要了解并控制納米復合材料的形成過程。近期，來自ITMO大學研究人員與他們的同事一起演示了如何利用飛秒激光調節含有金納米粒子的二氧化鈦薄膜的結構和納米復合特性，該論文被發表在美國化學學會的《物理化學期刊》上。

備注：飛秒也叫毫微微秒，簡稱fs，是標衡時間長短的一種計量單位，飛秒激光是人類目前在實驗室條件下所能獲得最短脈沖的技術手段。飛秒激光在瞬間發出的巨大功率比全世界發電總功率還大。

要成功實現這個過程并不容易。雖然二氧化鈦和金納米粒子的薄膜可以分別制備，但這兩種成分的結合方式尚未確定，因此在氧化膜中放置納米顆粒有一定的困難，而且很難控制其大小和分布。針對這一點，一個國際研究小組建議使用激光輻射來實現這一目標。“如果我們讓這些材料受到激光輻射，金粒子和周圍的二氧化鈦基質的性質就能發生改變，”ITMO的研究助理Maksim Sergeev解釋道。

來自 ITMO 大學和Hubert Curien實驗室的研究人員進行了一項實驗，在這項實驗中，含有多孔二氧化鈦的薄膜被金離子浸漬，在幾納米的范圍內快速形成粒子，然后使用激光對材料進行輻射。結果表明，選擇合適的飛秒激光照射，可以有效地控制納米顆粒的生長而不損傷材料。

法國國家科學研究中心休伯特庫里恩實驗室的研究主任Tatiana Itina解釋說：“我們與亞利桑那大學的研究人員一同開發了一個模型來解釋這種效應，以確定材料在受到激光輻射時的溫度場。” 通過實驗和模擬，研究人員現在可以更好地理解納米薄膜形成的機理，并有更多的可能性來控制它們的性能。然而，這項技術目前還遠未成熟，更多的研究正在進行中。

來源：ITMO大學

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