Физики МГУ разработали новый метод синтеза металлических наночастиц в материалах

Сотрудники Научно-исследовательского института ядерной физики имени Д.В. Скобельцына и Международного учебно-научного лазерного центра МГУ имени М.В.Ломоносова создали метод синтеза стабильных нанопористых композитов, в поры которых внедрены наночастицы металлов. О своей работе ученые рассказали в статье, которая была опубликована в The Journal of Supercritical Fluids.

«Работа посвящена синтезу металлических наночастиц в объемных нанопористых материалах. В данном случае серебряные частицы синтезировались в аэрогеле на основе диоксида кремния, характеризующемся размером пор от единиц до сотен нанометров. В работе достигнуты две основные цели. Первая — реализация управления концентрацией наночастиц в различных условиях путем дозирования лазерного облучения. Вторая цель — реализация оптической диагностики, позволяющей охарактеризовать форму, размер и концентрацию наночастиц непосредственно в процессе синтеза в режиме реального времени. Результаты демонстрируют, что примененная методика позволяет получать частицы квазисферической формы и размером несколько нанометров, при этом их концентрацией можно легко управлять», — рассказал Владимир Аракчеев, автор статьи, кандидат физико-математических наук, научный сотрудник Международного учебно-научного лазерного центра МГУ.

В основе применяемой экспериментальной методики лежит ставший популярным в последние годы метод сверхкритического осаждения, позволяющий синтезировать наночастицы металлов внутри объемных нанопористых материалов. Содержащие атомы металла химические соединения внедряют внутрь пор в виде раствора в сверхкритическом флюиде, который характеризуется высокой растворяющей способностью и низкой вязкостью. После этого проводится специфическая обработка пропитанного раствором материала, приводящая к высвобождению атомов металла и их дальнейшему объединению в наночастицы внутри пор. Традиционно обработка осуществляется путем термического или химического воздействия. В настоящей работе ученые использовали подход, основанный на использовании лазерного облучения для восстановления металла. Это значительно упрощает управление концентрацией наночастиц, а также дает возможность осуществления их синтеза с высокой пространственной избирательностью, достигаемой путем фокусировки излучения или с помощью интерференционных свойств света.

«Создание стабильных нанопористых композитов, в поры которых внедрены наночастицы металлов, является актуальной задачей. Такие композиты имеют широкий спектр современных и перспективных применений в химии, биомедицине, микроэлетронике, оптике. В частности, применение таких материалов актуально в катализе, переработке отходов, очистке крови, антибактериальной терапии, создании биоимплантатов, электронных и оптических компонентов и устройств», — заключил ученый.

Работа проходила в сотрудничестве с учеными из Института проблем лазерных и информационных технологий РАН.