26680

مطالعه تجربي تاثير ميدان الكتريكي و پس تابش دهي ليزري بر خواص پلاسموني نانوذرات آلياژي طلا- نقره و مس- نقره توليد شده با روش ماده برداري

دكتري

فيزيك

1394

1401/03/22

دكتر محمدحسين مهديه

فيزيك

در اين رساله، توليد نانوذرات آلياژي طلا- نقره و مس- نقره به صورت تجربي مورد مطالعه قر‌ار گرفته است. جهت توليد نانوذرات آلياژي، ابتدا در مرحله اول نانوذرات كلوييدي طلا، نقره و مس به صورت جداگانه و با روش ماده برداري ليزري با ليزر پالسي نانوثانيه Nd: YAG در آب مقطر توليد شده اند و سپس در مرحله دوم، حجم معيني از آنها با هم تركيب شده و مجدداً توسط پالس هاي ليزر مورد پس تابش دهي ليزري قرار گرفته است. در اين رساله تاثير مدت زمان تابش دهي و ميدان الكتريكي خارجي بر خواص نانوذرات آلياژي مورد بررسي قرار گرفته است و نانوذرات توليد شده از نظر اندازه، شكل، خواص نوري مورد مطالعه قرار گرفته اند. نتايج اين پژوهش نشان مي دهد كه با تنظيم پارامترهاي ليزر نظير شار و تعداد پالس و همچنين تركيب نانوذرات با غلظت مشخص، مي‌توان نانوذرات آلياژي طلا- نقره و مس- نقره را به ترتيب با تابش دهي تركيبي از نانوذرات تك فلزي طلا/ نقره و مس/نقره توليد نمود. ‌‌‌اعمال ميدان الكتريكي خارجي نيز در فرآيند توليد نانوذرات آلياژي بر خواص پلاسموني و اندازه نانوذرات تاثير قابل توجهي داشته است، به طوري كه اعمال آن در فرآيند توليد نانوذرات آلياژي طلا- نقره باعث شده است تا آلياژسازي در مدت زمان كمتري (تعداد پالس كمتر) صورت گيرد. نتايج حاصل از تصاوير ميكروسكوپ الكتروني نيز بيانگر كاهش اندازه متوسط و كاهش پراكندگي توزيع اندازه نانوذرات آلياژي طلا- نقره و مس- نقره در حضور ميدان الكتريكي است. همچنين، نتايج طيف سنجي UV-Vis نشان مي دهد، با اعمال ميدان الكتريكي طول موج پلاسموني نانوذرات آلياژي به سمت طول موج هاي كوتاه تر جابجا مي شود و با تنظيم شدت ميدان الكتريكي اعمال شده مي توان طول موج پلاسموني نانوذرات آلياژي طلا- نقره و مس- نقره را در ناحيه مرئي تنظيم كرد. علاوه بر اين، آلياژسازي نانوذرات مس با نقره از اكسيداسيون سريع آنها جلوگيري مي كند و نتايج اين رساله بيانگر آن است كه نانوذرات آلياژي مس- نقره نسبت به نانوذرات مس پايداري بالاتري داشته است و در گذر زمان مقاومت بالاتري در برابر اكسيداسيون خواهند داشت.

1401/04/05

The Effect of Electric Field and Laser Post-Irradiation on the Plasmonic Properties of Ag-Au and Ag-Cu Alloy Nanoparticles Produced by Laser Ablation method: An Experimental Study

6/12/2023 12:00:00 AM

In this study, the production of colloidal alloy NPs of gold-silver (Ag-Au) and copper-silver (Ag-Cu) has been experimentally studied. For this purpose, in the first stage, colloidal NPs of Au, Ag, and Cu are separately produced using laser ablation method with Nd: YAG pulsed laser in distilled water, and in the second stage, specific volumes of these colloidal NPs are combined and post-irradiated by laser pulses to produce alloy NPs. In this thesis, the effect of post-irradiation time and external electric field on the properties of alloy NPs has been investigated, and the produced NPs have been studied in terms of size, shape, and optical properties. The results of this study show that by adjusting the laser parameters such as fluence and pulse number, along with combining NPs with specific concentrations, Ag-Au and Ag-Cu alloy NPs could be produced through the irradiation of a specific combination of Au/Ag and Cu/Ag NPs, respectively. Moreover, applying an external electric field in the production process of alloy NPs significantly affects plasmonic properties and the size of NPs. Specifically, its application in the production process of Ag-Au alloy NPs has decreased the alloying time (i.e., decreased the number of pulses). The results of electron microscope images also confirm a decrease in the average size and the dispersion of the size distribution of Ag-Au and Ag-Cu alloy NPs in the presence of an electric field. In addition, UV-Vis spectroscopy results illustrate that applying an electric field blue-shifts the plasmon wavelength of the alloy NPs, while the plasmon wavelength of Ag-Au and Ag-Cu alloy NPs in the visible region can be tuned by adjusting the applied electric field. Furthermore, the alloying of Cu NPs with Ag prevent their rapid oxidation. Finally, the results in this thesis indicate that Ag-Cu alloy NPs are more stable compared with Cu NPs and are likely to have higher resistance to oxidation over time.

ماده برداري ليزري , نانوذرات آلياژي , تشديد پلاسمون سطحي , ميدان الكتريكي

Laser ablation , Alloy nanoparticles , surface plasmon resonance , Electric field

Ehsan Ahmadinejad

Mohammad Hossein Mahdieh