УДК: 535.14+621.373.826
, ,
ИССЛЕДОВАНИЕ НАНОРАЗМЕРНЫХ ЧАСТИЦ, ПОЛУЧЕННЫХ ПРИ ЛАЗЕРНОЙ АБЛЯЦИИ, МЕТОДАМИ АТОМНО-СИЛОВОЙ МИКРОСКОПИИ
Методом атомно-силовой микроскопии исследованы наноразмерные частицы, полученные при лазерной абляции графита в дистиллированной воде. Определены размеры получаемых частиц графита.
В настоящее время наноструктурированные материалы находят широкое применение в различных областях естественных и технических наук. Одной из самых важных характеристик наноматериалов является размер наночастиц. Сканирующая зондовая микроскопия (СЗМ), в частности атомно-силовая микроскопия (АСМ), широко применяется для исследования наностурктур.
Исследование характеристик наноразмерных частиц различных веществ является весьма актуальным.
Существует несколько методов получения наночастиц твёрдых тел в жидкости. Лазерная абляция твердых тел в жидкостях является одним из альтернативных методов генерации наночастиц в жидкостях. При лазерной абляции материал испаряется под действием импульсного лазерного излучения и затем конденсируется в виде наночастиц [1].
Свойства и размеры наночастиц, образующихся в процессе лазерной абляции твердых тел в жидкостях, зависят от многих экспериментальных параметров, таких, как длина волны лазерного излучения, плотность энергии пучка на мишени, род жидкости и т. д. [2].
Целью данной работы является исследование наночастиц графита марки МГ-1, полученных при лазерной абляции, методами АСМ.
Абляцию проводили второй гармоники неодимового лазера LS-2147 с длиной волны 532 нм, частотой импульсов 1 Гц, энергия в импульсе – 75 мДж. Лазерное излучение фокусировалось в точке на поверхности образца.
Лазерная абляция графитовой мишени в дистиллированной воде приводит к окрашиванию жидкости в серый цвет, затем раствор становится прозрачным вследствие оседания крупных частиц графита.
Исследования проводили на атомно-силовом микроскопе NT-206 на воздухе, при нормальных условиях и комнатной температуре с использованием контактных кантилеверов CSC 38/AIBS жесткостью 0,03 Н/м.
В результате экспериментов получили наночастицы графита со средним размером 70 нм.
На рис.1 приводятся АСМ-изображения частиц, полученных при лазерной абляции графита в дистиллированной воде. Режим топографии при сканировании исследуемых образцов, содержащих частицы, позволяет определить их размер.
Таким образом, применение атомно-силовой микроскопии позволяет определять размер наночастиц, их форму. Однако следует учитывать ряд факторов, которые влияют на определение размера и формы получаемых частиц. Это может быть конволюция, т. е. эффект свертки зонда АСМ и поверхности, которая вносит искажения в получаемые АСМ – изображения, слипание нанообъектов, неровности поверхности [3], а также возможность взаимодействия кантилевера с исследуемой частицей, в результате которого, незакрепленные на подложке частицы смещаются, что приводит к искажению получаемого изображения, а значит, к неточности в определении размера и формы [4].
Лазерная абляция графита в жидкости позволяет получить наноразмерные частицы, которые образуют коллоидный раствор. Данный раствор можно использовать для получения наноэлектролитов, с целью образования композиционных электрохимических покрытий на деталях автомобильных компонентов.
Список литературы
1. Бармина, наноструктур при лазерной абляции металлов в жидкостях: новые результаты / , Э. Стратакис, К. Фотакис,
// Квантовая электроника, 40. – 2010. – № 11. – С. 1012-1020.
2. Петровская, наноструктур в результате лазерной абляции металлов в жидкостях и их свойства / , ,
// Научная сессия МИФИ-2007. Сборник научных трудов. Т. 4. Лазерная физика. – С. 60-61.
3. Бухарев, А. А. АСМ-метрология наночастиц, полученных электрохимическим осаждением / , , // Российские нанотехнологии. Метрология, стандартизация и контроль нанотехнологий. Т. 5. – 2010. – № 5-6 – С. 87-94.
4. Ларичев, -силовая микроскопия в исследовании наноразмерных частиц / , , // Ползуновский вестник. – 2010. – № 3. – С. 77-80.
Nano-dimentional particles derived in the process of black lead laser ablation in distilled water, were investigated by the atomic-power microscopy method. The size of black lead particles was determined.
, студент факультета инновационных технологий машиностроения Гродненского государственного университета имени Янки Купалы, Гродно, Беларусь, *****@***by.
, студент факультета инновационных технологий машиностроения Гродненского государственного университета имени Янки Купалы, Гродно, Беларусь, Гродно, Беларусь, *****@***ru.
, студент факультета инновационных технологий машиностроения Гродненского государственного университета имени Янки Купалы, Гродно, Беларусь, *****@***ru.
, студент факультета инновационных технологий машиностроения Гродненского государственного университета имени Янки Купалы, Гродно, Беларусь.
Научный руководитель – , кандидат технических наук доцент, факультет инновационных технологий машиностроения, Гродненский государственный университет имени Янки Купалы, Гродно, Беларусь, s. *****@***by.
