不同金屬的氧化物通常在各種系統(tǒng)中用作光催化劑，例如空氣凈化、水分解反應(yīng)，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(fā)現(xiàn)，這些氧化物材料的物理化學(xué)性質(zhì)可以通過(guò)添加納米顆粒來(lái)改善，將其轉(zhuǎn)變成具有新性能的納米材料。

然而要成功實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，需要了解并控制納米復(fù)合材料的形成過(guò)程。近期，來(lái)自ITMO大學(xué)研究人員與他們的同事一起演示了如何利用飛秒激光調(diào)節(jié)含有金納米粒子的二氧化鈦薄膜的結(jié)構(gòu)和納米復(fù)合特性，該論文被發(fā)表在美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)的《物理化學(xué)期刊》上。

備注：飛秒也叫毫微微秒，簡(jiǎn)稱fs，是標(biāo)衡時(shí)間長(zhǎng)短的一種計(jì)量單位，飛秒激光是人類目前在實(shí)驗(yàn)室條件下所能獲得最短脈沖的技術(shù)手段。飛秒激光在瞬間發(fā)出的巨大功率比全世界發(fā)電總功率還大。

要成功實(shí)現(xiàn)這個(gè)過(guò)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(jié)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(duì)這一點(diǎn)，一個(gè)國(guó)際研究小組建議使用激光輻射來(lái)實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。“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(zhì)的性質(zhì)就能發(fā)生改變，”ITMO的研究助理Maksim Sergeev解釋道。

來(lái)自 ITMO 大學(xué)和Hubert Curien實(shí)驗(yàn)室的研究人員進(jìn)行了一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，在這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)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(nèi)快速形成粒子，然后使用激光對(duì)材料進(jìn)行輻射。結(jié)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(zhǎng)而不損傷材料。

法國(guó)國(guó)家科學(xué)研究中心休伯特庫(kù)里恩實(shí)驗(yàn)室的研究主任Tatiana Itina解釋說(shuō)：“我們與亞利桑那大學(xué)的研究人員一同開(kāi)發(fā)了一個(gè)模型來(lái)解釋這種效應(yīng)，以確定材料在受到激光輻射時(shí)的溫度場(chǎng)。” 通過(guò)實(shí)驗(yàn)和模擬，研究人員現(xiàn)在可以更好地理解納米薄膜形成的機(jī)理，并有更多的可能性來(lái)控制它們的性能。然而，這項(xiàng)技術(shù)目前還遠(yuǎn)未成熟，更多的研究正在進(jìn)行中。

來(lái)源：ITMO大學(xué)

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