Laser Formation of Nanoparticles and Plasmon Structures in Porous Materials Using SCF-Technologies

Abstract

Представлен обзор исследований авторов по процессам формирования металлических наночастиц (серебра и золота), а также структур различного типа в полимерных и пористых материалах, в основе которых лежат эффекты самосборки и самоорганизации в поле непрерывного лазерного излучения. Большинство экспериментов проводили либо с образцами, насыщенными прекурсорами металлов в среде сверхкритического диоксида углерода (СК-CO), либо с находящимися в этой среде. Синтезированы структуры различного типа из наночастиц металлов в полимерах и пористых стеклах: периодические структуры микронного и субмиллиметрового масштаба, слоистые структуры из наночастиц с необычно малым периодом (около 90 нм), филаментные, кольцевые структуры и островковые пленки из наночастиц. Установлены некоторые закономерности и механизмы формирования как самих наночастиц, так и структур из них в зависимости от длины волны лазерного излучения. Представлены новые результаты по методике получения композитных пористых пенообразных материалов на основе наночастиц серебра и полимерных матриц, в которой сочетаются индуцированное лазером «рисование» пористых структур, их пропитка молекулами прекурсоров с помощью СКФ технологий и последующее восстановление наночастиц. It was presented the review of our research on the processes of metal nanoparticles formation (silver and gold), as well as various types of structures of them in polymeric and porous materials, which are based on the effects of self-assembly and self-organization in the field of continuous laser radiation. Most of the experiments were carried out either on samples impregnated with metal precursors in a supercritical carbon dioxide (SC-CO) medium or at the time they were in that medium. Various types of metal nanoparticles structures in polymers and porous glasses were synthesized: periodic structures of micron and submillimeter scales, layered structures of nano-particles with an unusually small period (about 90 nm), filamentous, ring structures and islet films of nanoparticles. Some regularities and mechanisms of formation of nanoparticles and their structures depending on the wavelength of laser radiation are established. In addition, new original results are presented on the method of obtaining of composite porous foam-like materials based on silver nanoparticles and polymer matrices, which combines laser-induced «drawing» of porous structures, their impregnation by precursor molecules using SCF technologies and subsequent recovery of nanoparticles.