بخشی از مقاله
چکیده
– فدرف این پژوهش، HOPG، تحت LP-PLA قرار گرفت. مورفولوژي نانوساختارهاي کربنی حاصل از لیزر - Q-switched Nd:YAG - 1064nm در حلالهاي قطبی و غیر قطبی باهم مقایسه شدند. با کمک SEM، ساختارگل کلمی در بنزن، ساختارهاي مارپیچ در تولوئن و نانوذرات در اتانول و متانول و استون دیده شد، درحالی که در-1پروپانول، ذرات کروي درحال تجمع و تشکیل مکعب تشکیل شدند. در هگزان شبکه بهم پیوسته و در DMA ذرات در سطوح مختلف رشد با توزیع اندازه متفاوت دیده شد.
کلید واژه ها : ففکندوسوز لیزري، HOPG، LP-PLA، حلال آلی، مورفولوژي، نانوساختارهاي کربنی، لیزر Nd:YAG
ضف مقدمه
در مدت حز فسالی که از کاربردي شدن لیزر ]ل[ فو اولین کاربري فلیزر جهت فکندوسوز فمواد در سال مذشل فگذشته است ]ه[، فطیف وسیعی از مواد مهندسی و غیرمهندسی تحت کندوسوز لیزري - - laser ablation,LA فقرارگرفتهاندچف باتوجه به فقابلیتف تهیه لایه نازك، رشد نانوکریستال، تمیز کردن سطح، ازبین بردن بافت ها وفچچچفاین فرآیند از زوایاي مختلف بررسی شدهاست ]م[چفیکی از جذابترین حوزههاي کاربردي LA، سنتز نانوساختارها است که به دلیل ویژگی-هاي منحصربفرد محصول و امکان سنتز ساختارهاي خاص در چند سال اخیر مورد توجه بسیاري از محققین قرار گرفته است]لآفتنغ[چفیکی از مهمف ترین موادي که به عنوان هدف در فرآیند کندوسوز بکار رفتهاست، ترکیبات کربنی وف گرافیتی است که در چند سال اخیر به دلیل تمایل فزاینده به سنتز و کاربرد ساختارهاي کربنی مانند الماس، کربن شبه الماس - - DLC ، فولرینها، نانولوله ها و نانوفایبرهاي کربنی مورد توجه و مطالعه قرارگرفته اند ]غنفمل[چفف
با توجه به مزایاي کندوسوز لیزري در محیط مایع
- LP-PLA - فدر مقایسه به محیط گازي و خلا و به ویژه توانایی این روش در سنتز ساختارهاي نیمه پایدارف]تل[فکه در شرایط معمولی دما و فشار قابل تهیه نیستند، در سالف هاي اخیر تحقیق بر روي سنتز ساختارهاي نیمه پایدار در دماي محیط مانند الماسف]غآفزل[، کربن شبه الماسی ]ذل[ف و نیترید کربن ]غل[ففمتمرکز بودهاستچفاغلب،فآب ]ذلآفهلآف شل[بعضاً،ف مایعات فدیگري مانند آمونیا ف]حه[، هنپروپانول ]مل[، بنزن ]لهآفهه[، هگزان،فتولوئن ]له[، اتانول ]لل[فبه عنوان محیط استفاده شدهاستچ فاین مطالعات در ت فحوزه تئوري و شبیهسازيف]مهآفته[، بررسی زبانه پلاسمایی در محیط مایعف]غ[، بررسی مکانیزم کندوسوز ]مهآ فزه[ فو بررسی محصول نهاییف]تآفه[فتقسیم میشودچفدر این میان، کمتر به موضوع بررسی تاثیر محیط بر روي مورفولوژي محصول پرداخته شده استچفدر این مقاله تلاش بر این است که تاثیر نوع حلال بر رويفساختارهاي سنتزي از - Highly Oriented Pyrolitic Graphite,HOPG - فبه روش LP-PLAف بررسی شودچفHOPG،فیکی از انواع مهم گرافیت است که به دلیل داشتن ساختار منظم منحصربفرد، در دستگاه هاي کالیبراسیون و میکروسکوپی بهکار میرود
تف روش هآزمایشهه تفضفه سنتزهنمونه هاهه
یک قطعه HOPG - NT_MDT, ZYB Quality - فبه عنوانف هدف فدر کف ظرف فآزمایش قرارداده شدچ فاز هر یک از حلالهاي فتولوئنپ<جشقشش,Merckژ، فnنفهگزانپ<جهش,Merckژ، بنزن پ<جهقشش,Merckژ، استون پ<جهقشش,Merckژ، متانول پ<جشقشش,Merckژ، اتانولپ<جشقشش,Merckژ، لنفپروپانول پ<جشش Riedel -de Haen,ژ، دي متیل استامید - DMA - فپ <جزقشش,Merckژ، به میزانف CCفزقه بر روي تارگت چنان اضافه شدفکه ارتفاعی حدود mmزقل فروي تارگت با مایع پوشیده شودچ فظرف فوق فدر داخل فمحفظه محافظ در محل فتابش فاشعه قرار گرفتچف محفظه محافظ که داراي یک دربفکناري،فلوله مکنده در یک سو و لوله ورودي در محل ورودفنور لیزر است،فجهت عدم انتقال بخارات حلال هاي سمیفبه محیط و هدایت آنها به خارج از محیط آزمایشگاه طراحی و تهیه شد
چفبراي انجام عمل کندوسوز از فلیزر فQ فسوئیچ Nd:YAG فپطول موج ف nmتذحلژ فاستفاده شدچ فپهناي پالسفnsحته فو نرخ تکرار پالس kHzه فبودچ فانرژي هر پالسmJ فزهزقحکه با احتساب قطر لکهفدر حالت فوکوس بر روي هدفپفʽmفحغژ،فچگالی انرژي J/cm2 فغقمل فبر هدف اعمال شدچ فمدت زمان تابش اشعه حهفدقیقه بودچفانواع محیطهاي مایع درپس از سنتز، نمونه هاي تهیه شده به مدت حهفدقیقه تحت امواج التراسونیک پ Cleaner, Labbrethe 17, FR/TSCH, 140W,50 Hzژ فقرار گرفته و پس از انتقال بر روي ویفر سیلیکونی و پوششدهی توسط طلا با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی فPhilips XL30,SEM ، Hitachi S41-60 FESEM،فFEG-SEM فZeiss Leo، مورد مطالعه قرار گرفتندچفویفرهاي سیلیکونی در مخلوط آمونیا و آب اکسیژنه و آب شستشو داده شده و عاري از هرگونه آلودگی بودند
گف نتایج و بحث
تصاویر الف تا ح شکله فمشاهده میشوداساساًچف میتوان حلالهاي فوق را در دو دسته قطبی وفغیر قطبی تقسیم کردچفدر دسته حلالهاي قطبی تصاویر هنفالف تا هنفه قابل مقایسه هستندچ فدر اتانول نانوذرات با توزیع ذرات بسیار باریک سنتز شدهاستچ فدر متانول نانوذرات اما در توزیع اندازه پهن تري دیده میشوند چ فدر لنف پروپانول نانوذراتف آگلومره شده مشاهده میشوند کهعضاًب در حال جاگیري درکنارهم و ایجاد یک مکعب کامل هستندچفدر هر سه الکل فوق،فنانوذرات در کنار تکه هاي کم تعداد درشت کنده شده از سطح HOPG فقرار گرفتهفانددرچف استون نانوذرات کاملاً کروي با توزیع اندازه ذرات پهن دیده میشود چفبخش عمده-اي از این نانوذرات در حال اتصال بههم و تشکیل ذرات بزرگتر حدودفnmححهنححل فکوئنچ شدهاندچ فدر DMA، به صورت همزمان نانوذرات کروي نانومتري در کنار کولنیهاي دو تا سه و یا چندتایی این ذراتفدیده می شوندچفهمچنین
ذرات کروي بزرگتر متشکل از بهمپیوستن این ذرات که ایتاًنه تا ابعاد حدود nmححمفرشد کرده و با افزایش سطح و حجم براي کاهش انرژي، به مکعب تبدیل وفدرهنگام خنک شدن سریعا فکوئنچ شدهاند دیده میشودچ فدر مقایسه مورفولوژي ذرات ایجاد شده در حلالهاي قطبی، به نظرمی-آید با افزایش ممان دوقطبی فمکانیزم جوانهزنی تغییر و شرایط آگلومراسیون و رشد تشدید میشودچفدومکانیزم براي جوانهزنی در این روش پیشنهاد شدهاستچ فاولی جوانهزنی مستقیم اتمها در زبانه چگال که باعث تشکیل توزیع باریکی از اندازه ذرات است و دومی که در آن نانوذرات سنتز شده در مکانیزم قبل به عنوان مراکزي براي جوانهزنیفهتروژن گونههاي جدید واقع میشوند ]ذه[چفافزایش پهناي توزیع اندازه ذرات از اتانول به DMA فنشاندهنده رخداد دو مکانیزم همزمان جوانه زنی، در حلال DMAفاست درحالیکه مکانیزم غالب در اتانول مکانیزم اول میباشدچفف
