Диссертация (1145499), страница 23
Текст из файла (страница 23)
3.30). Однако нанопластины, полученные на поверхностинановолокон,характеризуютсябольшимколичествомдефектов,чтоприводит к нарушению их морфологии. Размер нанозвед, полученных вразличныхэкспериментахнаповерхностиразличныхсложныхкристаллических подложек, близок и составляет около 10 мкм. Следуетобратитьвнимание,чтоморфология155нанозвезд,формируемыхнаповерхностинановолокон,определяетсяособенностямиархитектурыподложки.бавгРисунок 3.30 Изображения наноструктур – нанозвезд (а, б, г) и нанопластинна (в) поверхности структурированного кремния различной геометрии.3.9 Влияние электрического поля на процессы лазерно-индуцированногоосаждения на границе раздела раствор/подложкаКаксвойствапоказалипредставленныеповерхностиоказываютвышерезультатыключевоевлияниеисследований,напроцессформирования кристаллической фазы: в частности наличие активныхцентров, в том числе, дефектов кристаллической решетки, а также локальных156полей, связанных с такими дефектами.
Была проведена серия экспериментовпо получению нанопластин и нанозвезд под воздействием лазерногоизлучениянаэлектрическийповерхноститок.Вподложек,качествечерезподложеккоторыепропускалсяиспользовалисьстекласнанесенным слоем ITO (толщина слоя составляла 150 нм), затем наповерхности ITO методом лазерной литографии наносились Pt электроды.Подложка с электродами помещалась на кювету, заполненную растворомгетерометаллического комплекса C23Ag в ацетофеноне (4 мг/мл). Электродынесоприкасалисьсраствором.Указанныеусловияэкспериментаобеспечивали равномерное протекание электрического тока в пленке ITO.Напряженность электрического поля изменялась в диапазоне 5 – 15 В/см.На рисунке 3.31 представлены структуры, полученные на поверхностиподложек при различных значениях электрического тока. При значениях токаоколо 0.15 А не наблюдается выраженного отличия морфологии структур отосаждения без приложения электрического поля.
При увеличении тока до0.25А наблюдается формирование поликристаллических элементов из болеерегулярных пластин, а при значениях тока 0.4 – 0.5 А происходитформированиепрактическибездефектныхмонокристаллическихнанопластин. Кроме того, как видно из рисунка 3.31 приложениеэлектрическогополянапряженностьюоколо15В/смприводиткформированию более вытянутых структур, по сравнению с нанопластинами,полученными при меньших значениях напряженности электрического поля.По всей вероятности может происходить рост нанопластин ориентированныхпо электрическому полю, приложенному к подложке, однако проверка этогоутверждения затруднительна в силу слабой адгезии нанопластин к подложке.157Без приложения разностипотенциалов0,15A0,25A0,5AРисунок 3.31 Структуры, сформированные на поверхности ITO приприложении электрического тока 0.1 – 0.5 А.Выводы к главе 3.Основнойцельюпредставлениябольшогоколичестваэкспериментальных данных по воздействию лазерного излучения нарастворыметаллоорганическихкомплексов,имеющихразличныйхимический состав и структуру, была демонстрация принципиальнойвозможности реализации процесса формирования новой фазы в результателазерно-индуцированного осаждения из растворов, содержащих толькопрекурсоры – металлоорганические комплексы.
Возможность осажденияновой фазы была продемонстрирована для растворов металлоорганическихкомплексов различного типа. Кроме того, была продемонстрированавозможность управления свойствами формируемой фазы (состав, структура,158морфология) за счет вариации условий лазерно-индуцированного осаждения(используемый гетерометаллический комплекс, концентрация комплекса врастворе, вид растворителя, параметры лазерного воздействия (длина волны,мощность, длительность лазерного воздействия), наличие подложки и ееструктура).На основе анализа представленных в Главе 3 результатов можносделать вывод, что при воздействии лазерного излучения на растворыкомплексов золота, а также гетерометаллических комплексов, относящихся кклассу фосфин-алкинильных гетерометаллических кластерных соединений,происходит формирование наноматериалов.
В засисимости от условийлазерного воздействия (длина волны, мощность) возможна реализация кактермохимического, так и фотохимического процессов осаждения.Вслучаетермическогорежималазерноговоздействиябылапродемонстрирована возможность осаждения наночастиц на поверхностиподложек в широком температурном интервале 130 – 300 С, которыйопределялся парамертрами лазерного излучения (использовался Ar иYAG:Ndлазеры).термическогоВозможностьлазерногополучениявоздействиябылананоструктурврежимепродемонстрированадляисследованных комплексов золота, а также биметаллических Au-Cu и Au-Agкомплексов различных типов. Обнаружена высокая чувствительностьморфологииосаждаемыхнаноструктуркинтенсивностилазерноговоздействия и типу используемого металлоорганического комплекса.Для реализации фотоиндуцированного режима лазерного воздействияиспользовался He-Cd лазер ( = 325 нм, Р = 10 мВт), длина волны которогосоотвествует собственному поглощению гетерометаллических комплексов вспектральном диапазоне 300 – 400 нм, связанному с переходом лиганд –металл.Вкачествеосновногопрекурсорадляреализациифотоиндуцированного режима осаждения был выбран гетерометаллическийкомплекс[Au10Ag12(C2Ph)20Au3(PPh2(C6H4)3PPh2)3][PF6]5.Врезультатепроведения серии экспериментальных исследований было обнаружено, что:159- Получение наночастиц возможно в широком диапазоне условийосаждения (структура и состав используемого металлоорганическогокомплекса, концентрация металлоорганического комплекса, растворитель,время лазерного воздействия, тип подложки/свойства подложки, геометрияосаждения).- Вне зависимости от выбранных условий осаждения происходитформирование наночастиц, состоящих из углерода, золота и серебра (дляфотоиндуцированногорежимаосаждениясоотношениекомпонентовсоставляет 90/5/5 ат% и соответствует составу металлоорганическогокомплекса).- Размер получаемых наночастиц может меняться от 13 нм до 200 нм взависимости от используемого растворителя и способа осаждения.
Так, приполучении наночастиц в объеме раствора при использовании различныхрастворителей наблюдается широкий разброс наночастиц по среднемуразмеру; в случае использования геометрии осаждения «на подложку»эффект растворителя минимизируется и наблюдается формирование Au-Ag/Cнаноструктур размер которых лежит в диапазоне 13 – 19 нм.- Увеличение концентрации металлоорганического комплекса врастворе и увеличение времени лазерного воздействия приводят кувеличению количества наночастиц без заметного влияния на их размер,однако при длительном лазерном воздействии может наблюдаться инекоторое увеличение размеров наночастиц, образовавшихся на поверхностиподложки, вследствие их агломерации.- Использование подложек, протравленных плавиковой кислотой втечение различного времени, также приводит к увеличению количестваосажденных наночастиц.
В целом обнаруженный эффект аналогиченувеличению времени лазерного воздействия.- При лазерно-индуцированном осаждении на кристаллические/поликристаллическиеподложкивслучаеиспользованиявкачестверастворителей дихлороэтана и ацетофенона наряду с наночастицами160наблюдается формирование кристаллических наноструктур – нанопластин инанозвезд.Следуетотметить,чтовозможностьфотоиндуцированногоформирования новой фазы в результате лазерного воздействия на растворыгетерометаллических супрамолекулярных комплексов продемонстрированавпервые. Кроме того, впервые выявлена взаимосвязь параметров процессалазерно-индуцированного осаждения и свойств формируемых твердофазныхсоединений.161ГЛАВА 4 Исследование физико-химических свойств гибридныхнаноматериалов, полученных в результате лазерноиндуцированного воздействия на растворыгетерометаллических комплексов.Проведенныйвследствиекомплекслазерногоисследованийвоздействиянапродемонстрировал,растворычтосупрамолекулярныхкомплексов в случае фотохимического режима осаждения наблюдаетсяформированиеконструкцийнаноструктур:–нанопластиннаночастиц,аи(внанозведтакжеболееслучаесложныхосаждениянакристаллические подложки).Проведенные исследования свидетельствуют в пользу формированиянанообъектов сложных по составу, структуре и морфологии.
Исследованиефизико-химическихсвойствполученныхнаноструктурпредставляетбольшой интерес как с точки зрения дальнейшего установления механизмаих формирования под воздействием лазерного излучения, так и с точкизрения прогнозирования их функциональных свойств.На рисунке 4.1а представлено изображение наночастиц, полученных врезультате фотоиндуцированного воздействия на раствор комплекса C23Ag.Следует отметить, что структура осажденной фазы неоднородная ипредставляет собой агломерат внедренных в матрицу наночастиц (по всейвероятности металлических).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
