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貴金属ナノ粒子のパルスレーザー誘起サイズ減少の実験的・理論的解明

脉冲激光诱导贵金属纳米粒子尺寸减小的实验和理论阐明

基本信息

批准号：
11J07976
负责人：
WERNER Daniel
金额：
$ 0.83万
依托单位：
The University of Tokushima
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2011
资助国家：
日本
起止时间：
2011 至 2012
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11J07976/
关键词：
レーザー金ナノ粒子形態変化サイズ減少熱移動バブル超臨界

项目摘要

高圧液中レーザー照射によるナノ粒子サイズ・サイズ分布制御水の臨界圧22.1MPa以上の高圧下では、水が647K以上に加熱されると超臨界状態となり、バブル発生は起こらない。金ナノ粒子の沸点は常圧下では約3100Kだが、100MPaでは約6800Kとなり、著しく蒸発しにくくなる。また、あるレーザー強度で加熱した場合、それより小さい特定のサイズでサイズ減少がストップしてしまう。これは、加熱された金ナノ粒子の周りにできる超臨界水層を通して熱移動が効率的に起こるため、あるサイズ以下になると冷却のためもはや蒸発を起こすことができないからである。その場合、レーザー強度を更に上げることによって、冷却過程に打ち勝って再びサイズ減少を起こすことができる。このようにして、レーザー強度に依存した粒子サイズを実現することが可能となる。本研究は、「サイズ分布のそろった球形金ナノ粒子をサイズ制御して作製する」のに高圧が有用なことを示した。単一ナノ粒子分光計測によるナノ粒子の温度計測レーザー照射によるガラス基板上(周囲媒質:空気)の単一金ナノ粒子のLSPRに基づく散乱スペクトル変化を暗視野分光法により測定した。レーザー強度の増加に伴って、散乱スペクトルの長波長シフトと強度の減少が観測された。スペクトル変化から、500K程度での粒子表面における液体金のシェル層生成と、温度上昇に伴うシェル体積の増加に帰属されるスペクトル変化を観測した。より高温域での金ナノ粒子の特徴的な形態変化をAEMで観察した。

In high pressure liquid, the particle distribution is controlled by the critical pressure of water above 22.1MPa. In high pressure, the water is heated above 647K. In supercritical state, the particle distribution is controlled. The boiling point of gold particles is about 3100K at normal pressure and about 6800 K at 100MPa. For example, if you want to heat up, you can reduce the temperature of the water. The heat transfer rate of the supercritical water layer is higher than the heat transfer rate of the supercritical water layer. In the case of cooling, the intensity of cooling is reduced. The intensity of the particles is dependent on the intensity of the particles. This study is aimed at demonstrating the usefulness of high pressure in the control of spherical gold particles. Single particle spectrometer measurement, single particle temperature measurement, single particle temperature measurement, The intensity of light increases, the intensity of light decreases, and the intensity of light decreases. The particle surface temperature changes from 500K to 500K, and the liquid gold layer is formed. The temperature increases with the increase of the particle volume. The morphologic changes of the characteristics of gold particles in the high temperature region are observed by AEM.