بررسی خواص نوری، مورفولوژی و اندازه نانو ذرات نقره تهیه شده با لیزر Nd:YAG نانوثانیه در مایع
الموضوعات :
احسان نادری سامانی
1
,
سید رضا شجاع رضوی
2
,
مهدی غلام پور
3
,
مهدی پولادزاده
4
,
حامد نادری سامانی
5
1 - تهران، بزرگراه شهید بابایی، لویزان، خیابان شعبانلو - دانشگاه مالک اشتر
2 - مجتمع مواد و فناوری های ساخت. دانشگاه صنعتی مالک اشتر تهران ایران
3 - گروه فیزیک، دانشکده علوم پایه، دانشگاه افسری امام علی (ع)
4 - دانشگاه صنعتی مالک اشتر، مجتمع دانشگاهی مواد و فناوری های ساخت
5 - دانشجوی دکتری، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، مجتمع دانشگاهی مواد و فناوری های ساخت
الکلمات المفتاحية: سنتز نانو ذرات نقره, فرایند فرسایش لیزری, محلول کلوئیدی,
ملخص المقالة :
در این مطالعه اثر طول‌موج، دمای محلول و محیط سنتز روی ماهیت نانو ذرات نقره تهیه شده به روش فرسایش لیزری در مایع (LAL) با استفاده از لیزر Nd:YAG نانوثانیه مورد بررسی قرار گرفت. نانو ذرات نقره با استفاده از روش LAL در طول‌موج‌های nm 532 و nm 1064، در دمای محیط و حمام یخ در آب مقطر سنتز شدند که بهترین نتایج مربوط به طول‌موج nm 1064 و دمای محیط بود. پس از یافتن طول‌موج و دمای بهینه (طول‌موج nm 1064 و دمای محیط)، سنتز نانو ذرات نقره در محیط‌های آب مقطر، استون، ستیل تری متیل آمونیوم کلرید (CTAC)، سدیم دودسیل سولفات (SDS) و پلی وینیل پیرولیدون (PVP) انجام گرفت. برای مشخصه یابی نانو ذرات سنتز شده از آنالیزهای طیف‌سنجی نوری مرئی – فرابنفش (UV-Vis)، طیف‌سنجی جذب اتمی (AAS)، پراش نور دینامیکی (DLS)، میکروسکپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (FE-SEM)، میکروسکپ نیروی اتمی (AFM)، میکروسکپ الکترونی عبوری با بزرگنمایی بالا (HR-TEM) و الگوی پراش پرتو ایکس (XRD) استفاده شد. نتایج نشان داد که اندازه و بازده نانو ذرات نقره سنتز شده تحت تأثیر طول‌موج لیزر، دمای محلول و محیط سنتز است. نانو ذرات سنتز شده در محیط‌های مختلف دارای اندازه ذرات نانومتری و مورفولوژی کروی می‌باشند. بالاترین میزان بازده تولید نانو ذرات در محلول SDS برابر با ppm 8/33 است. میانگین اندازه نانو ذرات و بلورک‌های نانو ذرات نقره سنتز شده در محیط استون با توجه به آنالیزهای HR-TEM و XRD به ترتیب برابر با nm 65 و nm 44 به دست آمد.
[1] E. A. Ganash, "Synthesis of silver nanoparticles using pulsed laser ablation in liquid: a review", Laser Physics Letters, vol. 20, no. 1, p. 013001, 2022.
[2] A. M. Ondieki & et al., "Fabrication of surface-enhanced Raman spectroscopy substrates using silver nanoparticles produced by laser ablation in liquids", Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy, p. 122694, 2023.
[3] E. Fazio & et al., "Nanoparticles engineering by pulsed laser ablation in liquids: Concepts and applications", Nanomaterials, vol. 10, no. 11, p. 2317, 2020.
[4] M. L. Soriano, C. Ruiz-Palomero & M. Valcárcel, "Ionic-liquid-based microextraction method for the determination of silver nanoparticles in consumer products", Analytical and bioanalytical chemistry, vol. 411, pp. 5023-5031, 2019.
[5] F. Mafune, J. Y. Kohno, Y. Takeda, T. Kondow & H. Sawabe, "Structure and stability of silver nanoparticles in aqueous solution produced by laser ablation", The Journal of Physical Chemistry B, vol. 104, no. 35, pp. 8333-8337, 2000.
[6] H. H. Rashed & M. Wahid, "Examination of Silver Nanoparticles Formation by Laser Ablation in Organic Liquids", International Journal of Nanoelectronics & Materials, vol. 12, no. 3, 2019.
[7] A. O. Kucherik & et al., "Cavitation‐Free Continuous‐Wave Laser Ablation from a Solid Target to Synthesize Low‐Size‐Dispersed Gold Nanoparticles", ChemPhysChem, vol. 18, no. 9, pp. 1185-1191, 2017.
[8] C. G. Moura & et al., "Effects of laser fluence and liquid media on preparation of small Ag nanoparticles by laser ablation in liquid", Optics & Laser Technology, vol. 97, pp. 20-28, 2017.
[9] R. Zakaria, M. Mahbub & C. Lim, "Studies of Surface Plasmon Resonance Effect on Different Metallic Layers of Silver (Ag) and Copper (Cu) with Molybdenum Trioxide (MoO3) for Formaldehyde Sensor", Results in Optics, p. 100374, 2023.
[10] C.-H. Tsai, S.-Y. Chen, J.-M. Song, I.-G. Chen, and H.-Y. Lee, "Thermal stability of Cu@ Ag core–shell nanoparticles", Corrosion Science, vol. 74, pp. 123-129, 2013.
[11] W. T. Osowiecki, X. Ye, P. Satish, K. C. Bustillo, E. L. Clark & A. P. Alivisatos, "Tailoring morphology of Cu–Ag nanocrescents and core–shell nanocrystals guided by a thermodynamic model", Journal of the American Chemical Society, vol. 140, no. 27, pp. 69-85, 2018.
[12] S. Tan, X. Zu, G. Yi & X. Liu, "Synthesis of highly environmental stable copper–silver core–shell nanoparticles for direct writing flexible electronics", Journal of Materials Science: Materials in Electronics, vol. 28, pp. 15899-15906, 2017.
[13] A. Hamad, L. Li, Z. Liu, X. L. Zhong & T. Wang, "Picosecond laser generation of Ag–TiO 2 nanoparticles with reduced energy gap by ablation in ice water and their antibacterial activities", Applied Physics A, vol. 119, pp. 1387-1396, 2015.
[14] A. H. Hamad, "Nanosecond laser generation of silver nanoparticles in ice water", Chemical Physics Letters, vol. 755, p. 137782, 2020.
[15] K. A. Elsayed, H. Imam, M. Ahmed & R. Ramadan, "Effect of focusing conditions and laser parameters on the fabrication of gold nanoparticles via laser ablation in liquid", Optics & Laser Technology, vol. 45, pp. 495-502, 2013.
[16] P. Chewchinda, T. Tsuge, H. Funakubo, O. Odawara & H. Wada, "Laser wavelength effect on size and morphology of silicon nanoparticles prepared by laser ablation in liquid", Japanese Journal of Applied Physics, vol. 52, no. 2R, p. 025001, 2013.
[17]M. J. Haider & M. S. Mahdi, "Effect of laser wavelengths on the silver nanoparticles size prepared by PLAL", Engineering and Technology Journal, vol. 34, no. 7, pp. 1324-1334, 2016.
[18] L. Torrisi and A. Torrisi, "Laser ablation parameters influencing gold nanoparticle synthesis in water", Radiation Effects and Defects in solids, vol. 173, no. 9-10, pp. 729-739, 2018.
[19] T. Tsuji, K. Iryo, N. Watanabe & M. Tsuji, "Preparation of silver nanoparticles by laser ablation in solution: influence of laser wavelength on particle size", Applied surface science, vol. 202, no. 1-2, pp. 80-85, 2002.
[20] J. W. Strutt, "LVIII. On the scattering of light by small particles", The London, Edinburgh, and Dublin Philosophical Magazine and Journal of Science, vol. 41, no. 275, pp. 447-454, 1871.
[21] A. Wazeer, A. Das, A. Sinha & A. Karmakar, "Nanomaterials synthesis via laser ablation in liquid: a review", Journal of The Institution of Engineers (India): Series D, vol. 104, no. 1, pp. 413-426, 2023.
[22] R. Tilaki, A. Iraji Zad & S. Mahdavi, "Stability, size and optical properties of silver nanoparticles prepared by laser ablation in different carrier media", Applied Physics A, vol. 84, pp. 215-219, 2006.
[23] R. Baiee, Z. Liu & L. Li, "Understanding the stability and durability of laser-generated Ag nanoparticles and effects on their antibacterial activities", Advances in Natural Sciences: Nanoscience and Nanotechnology, vol. 10, no. 3, p. 035001, 2019.
[24] S. Petrović & et al., "Agglomeration in core-shell structure of CuAg nanoparticles synthesized by the laser ablation of Cu target in aqueous solutions", Journal of Optics, vol. 17, no. 2, p. 025402, 2015.
[25] R. R. John, "CRC handbook of Chemistry and Physics", ed: CRC Press Boca Raton, FL, 2019.
[26] M. H. Mahdieh & B. Fattahi, "Size properties of colloidal nanoparticles produced by nanosecond pulsed laser ablation and studying the effects of liquid medium and laser fluence", Applied surface science, vol. 329, pp. 47-57, 2015.
[27] Y. Jianfeng, Z. Guisheng, H. Anming & Y. N. Zhou, "Preparation of PVP coated Cu NPs and the application for low-temperature bonding", Journal of Materials Chemistry, vol. 21, no. 40, pp. 15981-15986, 2011.
[28] A. Letzel, B. Gokce, A. Menzel, A. Plech & S. Barcikowski, "Primary particle diameter differentiation and bimodality identification by five analytical methods using gold nanoparticle size distributions synthesized by pulsed laser ablation in liquids", Applied Surface Science, vol. 435, pp. 743-751, 2018.
[29] R. G. Nikov, N. Nedyalkov & D. Karashanova, "Laser ablation of Ni in the presence of external magnetic field: Selection of microsized particles", Applied Surface Science, vol. 518, p. 146211, 2020.
[30] "Materials Talks, Polydispersity – what does it mean for DLS and chromatography?, malvern panalytical, https://www.materials-talks.com/polydispersity-what-does-it-mean-for-dls-and-chromatography/, plasmatour/img001.jpg, Last modified: 23 October 2017".
[31] N. F. V. Borrero, J. M. C. da Silva Filho, V. A. Ermakov & F. C. Marques, "Silver nanoparticles produced by laser ablation for a study on the effect of SERS with low laser power on N719 dye and Rhodamine-B", MRS Advances, vol. 4, no. 11-12, pp. 723-731, 2019.
[32] D. Oseguera-Galindo, A. Martinez-Benitez, A. Chavez-Chavez, G. Gomez-Rosas, A. Perez-Centeno & M. Santana-Aranda, "Effects of the confining solvent on the size distribution of silver NPs by laser ablation", Journal of Nanoparticle Research, vol. 14, pp. 1-6, 2012.
[33] P. H. Megat Abdul Hedei, S. K. Alsaee, A. F. Omar, U. Hashim & N. H. Mohd Kaus, "Spectral aging of gold and silver nanoparticles synthesized by laser ablation in liquids", Journal of Nanophotonics, vol. 13, no. 2, pp. 020502-020502, 2019.
[34] H. Naderi-Samani, R. S. Razavi, M. R. Loghman-Estarki & M. Ramazani, "The effects of organoclay on the morphology and mechanical properties of PAI/clay nanocomposites coatings prepared by the ultrasonication assisted process", Ultrasonics Sonochemistry, vol. 38, pp. 306-316, 2017.
