Лазерный синтез наночаcтиц и их применение в солнечной энергетике

Авторы: Тюльпанова Е.М.
Опубликовано в выпуске: #7(24)/2018
DOI: 10.18698/2541-8009-2018-7-351
Раздел: Физика | Рубрика: Физика и технология наноструктур, атомная и молекул
Ключевые слова: лазерная абляция, солнечный элемент, наноматериалы, наночастицы, повторное облучение, коллоидный раствор, золотые наночастицы, серебряные наночастицы, локализованный плазмонный резонанс
Опубликовано: 06.08.2018

Представлен обзор отличий свойств наноструктур и наноматериалов от аналогичных свойств макроскопических объектов. Подробно описаны особые оптические свойства наночастиц и влияние параметров наночастиц на эти свойства. Теоретически и экспериментально исследован метод получения наночастиц лазерной абляцией в жидкости. Рассмотрены возможности повышения эффективности солнечных элементов посредством применения наночастиц благородных металлов и определены их оптимальные параметры. Экспериментально оценены свойства коллоидного раствора, синтезируемого методом лазерной абляции в жидкости. Определено влияние условий облучения на размеры наночастиц. На основании требований к свойствам и параметрам наночастиц предложено устройство для осуществления непрерывного лазерного синтеза, а также способы оптимизации контроля процесса синтеза.

Литература

[1] Макаров Г.Н. Применение лазеров в нанотехнологии: получение наночастиц и наноструктур методами лазерной абляции и лазерной нанолитографии. Успехи физических наук, 2013, т. 183, № 7, с. 673–718.

[2] Хохлов Н.Е. Резонансные оптические эффекты при оптическом, магнитном и акустическом воздействиях на плазмон-поляритоны в слоистых структурах. Дисс. … канд. физ.-мат. наук. Москва, 2015, 132 с.

[3] Лебедев В.С. Оптические свойства наночастиц. URL: http://mipt-krf.ru/index.php/science/presentat/presentation_optic_prop_nanopart/ (дата обращения 18.10.2017).

[4] Хлебцов Б.Н., Ханадеев В.А., Пылаев Т.Е., Хлебцов Н.Г. Метод динамического рассеяния света в исследовании силикатных и золотых наночастиц. Известия Саратовского университета. Новая серия. Сер. Физика, 2017, т. 17, № 2, с. 71–84.

[5] Huang X., El-Sayed M.A. Gold nanoparticles: optical properties and implementations in cancer diagnosis and photothermal therapy. Journal of Advanced Research, 2010, vol. 1, no. 1, pp. 13–28.

[6] Yoo S.J., Park Q.H. Enhancement of chiroptical signals by circular differential mie scattering of nanoparticles. Scientific Reports, 2015, no. 5, art. 14463.

[7] Миличко В.А., Шалин А.С., Мухин И.С., Ковров А.Э., Красилин А.А., Виноградов А.В., Белов П.А., Симовский К.Р. Солнечная фотовольтаика: современное состояние и тенденции развития. Успехи физических наук, 2016, т. 186, № 8, с. 801–852.

[8] Сычев В.В. Нанотехнологии для энергосбережения: прогноз наиболее значимых областей исследования. Российский химический журнал, 2008, № 6, с. 118–128.

[9] Кашкаров П.К., Казанский А.Г., Форш П.А., Емельянов А.В. Тонкопленочные солнечные элементы в прошлом и будущем. Природа, 2013, № 12, с. 56–64.

[10] Баграташвили В.Н., Басков А.В., Борщенко И.А., Игнатьева Н.Ю., Омельченко А.И., Свиридов А.П., Свистушкин В.М., Соболь Э.Н., Шехтер А.Б. Лазерная инженерия хрящей. Москва, Физматлит, 2006, 488 с.

[11] Солдатов А.Н., Васильева А.В. Эффект лазерной резонансной абляции в микро- и нанотехнологиях. Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов, 2008, т. 312, № 2, с. 81–85.

[12] Amendola V., Meneghetti M. What controls the composition and the structure of nanomaterials generated by laser ablation in liquid solution? Phys. Chem. Chem. Phys., 2013, no. 15, pp. 3027–3046.

[13] Mafune F., Kohno J., Takeda Y., Kondow T. Full physical preparation of size-selected gold nanoparticles in solution: laser ablation and laser-induced size control. The journal of physical chemistry, 2002, vol. 106, no. 31, pp. 7575–7577.

[14] Starinskiy S.V., Shukhov Yu.G., Bulgakov A.V. Effect of nanoparticle sizes on the extinction spectrum of colloidal solutions produced by laser ablation of gold in water. Quantum Electronics, 2017, vol. 47, no. 4, pp. 343–346.