长脉宽激光可控合成纳米结构

摘要

激光合成方法是新近发展起来的材料合成工艺,通常采用短脉冲高能激光溅射靶材,产生高温气体和等离子体,继而与环境介质反应,得到最终的产物.与常规的材料合成方法相比,激光合成法具有绿色、快捷的特点,但由于反应剧烈,导致产物结构不可控,尺寸不均匀.针对以上问题,作者提出利用长脉冲激光可控合成纳米结构,并在以下方面开展了一些尝试:1)尝试利用长脉宽激光可控合成纳米结构.利用长脉宽(毫秒)脉冲激光作用靶材,溅射出大量纳米液滴(而不是高温的气体和等离子体),控制纳米液滴与环境介质的表面反应,得到结构可控的纳米材料.在这种理论的指导下,可控合成了各种复杂纳米结构,如核壳结构、纳米空心球、自组装结构、异质结、有机/无机复合结构等.2)尝试解决激光合成法产物不均匀的问题。将长脉宽激光的线性加热和半导体纳米晶的量子限制效应结合起来，设计了尺寸选择性的加热-熔化-气化机制，实现自上而下地合成单分散半导体纳米晶。3)尝试利用长脉宽激光分散纳米材料。将激光的单色性和材料的波长选择性吸收结合起来，在不破坏主体材料的情况下，选择性地去除纳米结构的部分组成，实现了纳米材料的彻底解团聚，获得了分散性良好的纳米金刚石，并得到新颖的纳米结构(如空心纳米球)。