بخشی از مقاله
چکیده
در این مقاله دینامیک تشکیل آلیاژ طلا/نقره تحت اثر پرتودهی و تابش لیزر Nd:YAG بر مخلوط محلول کلوئیدهاي تک فلزي،به طور آزمایشگاهی مورد مطالعه قرار گرفته است.تغییرات طیف جذب ذرات کلوئیدي به عنوان تابعی از مدت زمان پرتودهی،شار و غلظت نانوذرات نیز بررسی شده است.مدت زمان مورد نیاز براي تشکیل آلیاژ حدود 10 دقیقه بدون نیاز به افزودن هیچ ماده پایدار کننده می باشد.نانوذرات آلیاژ تولید شده در این تحقیق بسیار پایدار بوده و هیچ تغییري در آنها حتی بعد از چند ماه دیده نمی شود.
مقدمه
نانوذرات ساختار پایه در فناوري نانو می باشند که کاربردهاي زیادي در زمینه هاي مختلف از جمله ساخت حس گرهاي بیولوژیکی و تجهیزات الکترونیکی دارند2]،.[1 طی دههء گذشته،نانوذرات فلزي و آلیاژي بدلیل ویژگی هاي منحصر بفردشان که وابسته به اندازه است،توجه بسیاري به خود جلب کرده اند،تا جائی که از آن به عنوان انقلاب تکنولوژیکی در مقیاس کوآنتومی نام برده می شود.[3]
PACS No.81 پلاسمون سطحی از ویژگی هاي مشخصهء نانوذرات فلزي و آلیاژي می باشد5]،[4 براي نانوذرات فلزي مانند طلا و نقره،مد پلاسمون در ناحیهء طول موج مرئی قرار دارد.مکان قلهء تشدید پلاسمون به اندازهء ذرات و ضریب شکست محیط بستگی دارد.
با افزایش اندازهء ذرات و ضریب شکست،تشدید پلاسمون سطح به سمت طول موج قرمز میل می کند8]،7،.[6 در این تحقیق،کلوئید نانوذرات طلا و نقره با روش کند و سوز لیزري تولید شده،سپس براي بررسی دینامیک تولید آلیاژ Au-Ag با استفاده از لیزر Nd:YAG،مخلوط محلول هاي تک فلزي طلا و نقره را پرتودهی کرده و به طور تجربی آلیاژ را تولید و پارامترهاي موءثر در روند تشکیل آلیاژ را بررسی کرده ایم.
روش آزمایش
در این تحقیق محلول کلوئیدي نانوذرات طلا و نقره با روش کندوسوز لیزري ورقهء فلزي در آب تهیه شده اند10]،.[9 هماهنگ اصلی لیزر Nd:YAG - λ=1064 nm - ،سوئیچ-Q شده فعال با نرخ تکرار 10 HZ و پهناي پالس 20 ns،براي پرتودهی صفحات طلا و نقره مورد استفاده قرار گرفته است.میانگین قطر ذرات طلاي تولید شده 12 nm و ذرات نقره 10 nm می باشد.[5] آلیاژ نانوذرات طلا و نقره،تحت پرتودهی و تابش لیزري دو محلول کلوئیدي نانوذرات طلا و نقره بدون اضافه کردن هیچ پایدار کننده اي تشکیل می شود.بعد از تهیهء کلوئید نانوذرات طلا و نقره به صورت مجزا،آنها را مخلوط کرده و مخلوط در یک سلول کوآرتزي پرتودهی می شود. تغییرات طیف جذب و ریخت شناسی ذرات به عنوان تابعی از مدت زمان پرتودهی،شار و غلظت نانوذرات در هر یک از محلول ها به صورت مجزا،مورد بررسی قرار گرفته اند.از تصاویر میکروسکوپ انتقال الکترونی - TEM - ،هندسهء ذرات مورد مطالعه قرار گرفته است.
بحث و نتایج
تغییرات طیف جذب UV-VIS کلوئید آلیاژ نانوذرات طلا و نقره،قبل و بعد از پرتودهی به مدت 10 دقیقه ،در شکل 1 نشان داده شده است. شار لیزر 0.49 J/cm2 بود.دو قلهء مشخص جذب
در 402 .2 nm و 518 .1 nm که به ترتیب به تشدید پلاسمون Ag و Au مرتبط است،نشان دهندهء وجود ذرات معلق Au و Ag در مخلوط قبل از قرار گرفتن مقابل پرتو لیزر است. بعد از پرتودهی به مدت 5 دقیقه،تشدید پلاسمون سطح Au به سمت طول موج کمتر سوق پیدا می کند،در حالیکه باند پلاسمون سطح نقره در جهت مخالف حرکت می کند.مدت زمان پرتودهی بیشتر از 10 دقیقه،منجر به ایجاد یک قلهء واحد جذب در 459 .2 nm می شود که در مکان میانی بین خطوط پلاسمون طلا و نقره قرار دارد.
با افزایش مدت زمان تابش به 15 دقیقه،شدت قلهء جذب افزایش می یابد که این امر به غلظت و تراکم نانوذرات آلیاژ بستگی دارد.این تغییرات در طیف UV-VIS،به وضوح تغییرات در خواص محلول نانوذرات را نشان می دهد.باند پلاسمون سطح در 463.4 nm نشان دهندهء تشکیل آلیاژ طلا و نقره است. تصویر TEM محلول نشان می دهد که بعد از پرتودهی به مدت 15 دقیقه،فرآیند آلیاژ شدن کامل شده و نانوذرات آلیاژ طلا- نقرهء کروي شکل به وجود آمده اند.قطر میانگین نانوذرات آلیاژ حدود 12 nm و کمترین قطر 2.5 nm بوده است.
نانو اپتیک
آلیاژ نیاز دارد.افزایش شار لیزر به 0.859J/Cm2،منجر به تولید تک قلهء جذب در 459 .2 nm می شود که در مکانی ما بین باند پلاسمون طلا و نقره قرار دارد که بیانگر این است که تنها ذرات آلیاژ تشکیل شده است. تشکیل آلیاژ و مکان قلهء اصلی طیف جذب آلیاژ،به نسبت ترکیبی کلوئید نانوذرات طلا و نقره در مخلوط بستگی دارد.[11] همان طور که در شکل 5 نشان داده شده است،هرگاه غلظت ذرات نقره کم باشد،دو باند پلاسمون مشخص در طیف جذب مشاهده می شود.
قبل از تابش لیزر،طیف جذب دو تشدید پلاسمون سطحی مشخص را در 407.7nmو520. 0 nm نشان می دهد.بعد از پرتودهی مخلوط کلوئیدي با لیزر 1064nmبا شار پائین 0.522 J/Cm2 به مدت 10 دقیقه،پلاسمون سطحی طلا به سمت طول موج کمتر میل پیدا می کند،در حالی که باند پلاسمون نقره در جهت مخالف حرکت می کند،ولی شدت هر دو قله افزایش پیدا می یابد.بنابراین شار کم،مدت زمان تابش بیشتري را براي تولید طیف کلوئید نانوذرات آلیاژ Au/Ag با نسبت هاي مختلف ترکیب طلا و نقره بعد از 10 دقیقه پرتودهی با شار .0.55 J/cm2 با افزایش غلظت نقره،در شرایط یکسان آزمایش،آلیاژ تشکیل می شود و تنها یک قلهء پلاسمون در ظاهر می شود و یک سوق به سمت آبی در مکان قلهء جذب پلاسمون با افزایش غلظت نقره در ترکیب به وجود می آید.
