بخشی از مقاله
چکیده -
نانوذرات طلا به روش کندوسوز لیزر پالسی در فاز مایع و با استفاده از هماهنگ اول لیزر Nd:YAG و با انرژیهای مختلف در تائید قرار گرفت محیط آب بدون یون - - DI ساخته شدند. با افزایش انرژی پالس لیزر، قله پلاسمونی در طیف خاموشی نانوذرات ساخته شده به سمت طولموجهای بلندتر انتقال پیدا میکند که ناشی از بزرگتر شدن اندازه نانوذرات است. گذشت زمان باعث افت این قلهها و انتقال بیشترآنها به سمت طول موجهای بلندتر میشود. تنها قله پلاسمونی موجود در طیف خاموشی نانوذرات دال بر کروی بودن آنهاست که توسط تصاویر میکروسکوپ نیروی اتمی و الکترونی روبشی مورد.
-1 مقدمه
در حوزه علوم و فناوری نانو، اندازه ذرات بین 1 تا 100 نانومتر تعریف میشود.[1] اهمیت اصلی نانوذرات و نانوساختارها این است که در این مقیاس خواص فیزیکی و شیمیایی متفاوتی را از خود نشان میدهند.[1] در نتیجه میتوان با استفاده از ایجاد تغییر در اندازه و شکل مواد به موادی با خواص جدید دست پیدا کرد. ویژگیهای نانوذرات مانند خواص نوری، الکتریکی، حرارتی و مغناطیسی آنها علاوه بر نوع ماده به خلوص، شکل و اندازه ذرات بستگی دارد، که خلوص و شکل نانوذرات نیز به روش و شرایط ساخت وابسته است. با توجه به این مطالب و جزئیات دیگر از جمله قیمت تمام شده محصولات نانوساختاری، روشهای مختلفی برای ساخت نانوذرات ابداع شده است. از جمله میتوان به روش [2] MBE، کندوپاش و کندوسوز لیزر پالسی - [7-3] - PLA اشاره کرد.
در این کار از روشPLA برای ساخت نانوذرات طلا در فاز مایع استفاده شد. ساخت نانوذرات طلا به دلیل کاربردهای گوناگون آنها در صنعت، پزشکی و زیست شناسی، مورد تحقیق قرار گرفت.[10-8] در انجام این تحقیق به بررسی اثرات تغییر انرژی لیزر بر روی اندازه و شکل نانوذرات پرداخته میشود.
-2 جزئیات آزمایش
برای ساخت نانوذرات از یک هدف از جنس طلا و ابعاد 1*1cm2 و ضخامت 2mm استفاده شد. لیزر مورد استفاده لیزر پالسی Nd:YAG ساخت شرکت Ekspla با طول موج 1064 نانومتر و نرخ تکرار 10Hz بود. شدتهای انتخاب شده برای ساخت نانوذرات - در قله پالس - عبارتند از 0/74، 1/86، 5/58 و 7/45 GW/cm2 و مدت زمان پرتوافکنی لیزر بر روی هدف برابر با 2 دقیقه بود. محلول مورد استفاده آب بدون یون - - DI میباشد که هدف در 100cc از آن برای انجام آزمایش قرار گرفته است. برای متمرکز کردن باریکه لیزر بر روی هدف از سیستم اپتیکی مناسبی استفاده شد و قطر باریکه لیزر بر روی سطح هدف تقریباً 2 میلیمتر بود. شکل - - 1 طرحوارهای از چیدمان ساخت نانوذرات در محیط مایع را نشان میدهد.
برای بررسی خواص اپتیکی نانوذرات از دستگاه اسپکتروفوتومتر Perkin-Elmer Lambda و در محدوده طول موجی 200 -1100 nm استفاده و بعلاوه برای اندازهگیری و مشاهده شکل و اندازه نانوذرات از میکروسکوپهای نیروی اتمی - - AFM و الکترونی روبشی - SEM - استفاده شد.
-3 نتایج و بحث
رنگ کلویید حاوی نانو ذرات طلا بلافاصله پس از تهیه ارغوانی بود که بعد از گذشت 4 روز اندکی روشن شد.
شکل - 1 - طرحوارهای از چیدمان ساخت نانوذرات
شکل - - 2 طیف خاموشی نانوذرات را برحسب انرژی لیزر پس از ساخت و همچنین
شکل - - 3 طیف خاموشی آن را بعد از گذشت 4 روز از زمان ساخت برحسب انرژی لیزر نشان میدهند.
با توجه به شکل - - 2 مشاهده میشود که تمامی طیفها دارای یک بیشینه خاموشی میباشند که در طول موجهای متفاوت و در حوالی طول موج 520 نانومتر تا طول موج 528 نانومتر قرار دارند. در واقع با افزایش انرژی لیزر طیف خاموشی انتقال فروسرخ را نشان میدهد که این انتقال بر اثر بزرگتر شدن اندازه نانوذرات میباشد که انتقال بیشینه خاموشی به سمت فروسرخ به توسط دیگران نیز به ثبت رسیده است
با توجه به این موضوع که تمامی طیفها تنها دارای یک بیشینه میباشند، در نتیجه میتوان نانوذرات را کروی و یا شبه کروی فرض کرد[11] که این موضوع به وسیله تصویرهای AFM و SEM که در ادامه میآید تایید می-شود. به دلیل اینکه بیشینه طیف در حوالی طول موج 520 نانومتر مشاهده شده است، این بیشینه نشان میدهد که نانوذرات موجود در محلول کلوئیدی از جنس طلا میباشند.
بیشینه خاموشی به تشدید پلاسمونی مربوط میشود که شکل - . - 3 طیف خاموشی نانوذرات طلا پخش شده در آب در4 روز پس شامل نوسان تشدیدی الکترونهای آزاد نانوذرات میباشد. از زمان ساخت و در زمان ساخت.
شکل و اندازه نانوذرات ساخته به کمک آنالیزهای AFM و SEM مورد بررسی قرار گرفت. شکلهای - 4 الف و ب - و
5 - الف و ب - به ترتیب تصویر میکروسکوپ نیروی اتمی نانوذرات طلای ساخته شده با انرژیهای 0/74 و 1/86 5/58 و 7/45 GW/cm2 را نشان میدهد که بر روی سطح لام شیشهای پخش شدهاند.
شکل - . - 2 طیف خاموشی نانوذرات طلا پخش شده در آب در زمان ساخت - پس از کندوسوز - .
شدت طیف علاوه بر تعداد ذرات به اندازه ذرات نیز بستگی دارد. طیف نمونه حاوی ذرات بزرگتر دارای شدت خاموشی به مراتب بیشتری در تعداد مساوی ذرات است، همانطور که از طیفهای نشان داده شده در شکل - - 3 نیز واضح است.
در ادامه به بررسی اثر گذشت زمان برروی طیف خاموشی نانوذرات طلای تولید شده بوسیله کندوسوز لیزر پالسی در آب بدون یون، پس از گذشت 4 روز از زمان ساخت پرداختیم که طیف خاموشی نانوساختارها بعد از 4 روز را در شکل - - 3 میتوان مشاهده نمود که مکان بیشینه خاموشی در 4 روز پس از ساخت دارای افت نسبت به زمان ساخت میباشد و اینکه مکان بیشینه خاموشی انتقال فروسرخ را نشان میدهد. این افت ارتفاع و انتقال پس از گذشت زمان را میتوان به این دلیل ذیل دانست که با گذشت زمان نانوذرات به یکدیگر چسبیده - آگلومره - و بزرگتر میشوند که این موضوع میتواند باعث انتقال قله تشدید پلاسمونی به سمت طول موجهای بلندتر گردد.
شکل - . - 4 الف: تصویرAFM نانو ذرات تولید شده با انرژی 0/74 ب: تصویرAFM نانوساختارهای تولید شده با انرژی 1/86 GW/cm2 بطوریکه مشاهده میشود نانوذرات عموما دارای شکل کروی و یا شبه کروی هستند. اندازه نانوذرات به طور میانگین از 10 nm در انرژی 0/74 GW/cm2 تا 120 nm در انرژی 7/45 GW/cm2 اندازهگیری شد.
شکل - . - 5 الف: تصویر AFM نانوذرات تولید شده با انرژیGW/cm2 .5/58 ب: تصویرAFM نانوذرات تولید شده با انرژی .7/45 GW/cm2 همچنین شکلهای - 6 الف و ب - و 7 - الف و ب - به ترتیب تصویر میکروسکوپ الکترونی عبوری از نانوذرات طلای ساخته شده با شدتهای 0/74 و 1/86 و 5/58 و 7/45 GW/cm2 را نشان میدهد.
