液体内激光融蚀制备亚稳纳米材料及结构物性研究

• 作 者: 刘璞
• 机 构: 中山大学
• 出 处: 中山大学
• 发表日期: 2011年期
• 关键词: 纳米材料 制备技术 液体内激光融蚀 结构物性

用激光的烧蚀作用制备纳米材料的历史最早可追溯到第一台红宝石激光器刚被发明出来的时候。从那时开始,人们就一直在探索如何利用激光的特殊性能制备出用一般的物理力学或化学合成技术所无法获得的新型材料。事实上,时至今日科学工作者们依然面对着来自材料世界的挑战:如何制备出性能独特的纳米材料,以及如何在制备纳米材料的同时又能对纳米材料所具有的相、形貌以及尺度进行有效调控;或者说,如何在手段上实现从传统的简单纳米材料制备技术向有目标性的纳米制造技术转化.在本研究工作报告中,我们通过对过去及最近一系列关于液体内激光融蚀固体靶材进行纳米材料制备的研究工作进行解析分析,揭示出液体内激光融蚀(Laser ablation in liquid,LAL)在新型纳米晶材料及纳米结构制备方面的优越性。　　
本研究工作报告的内容主要集中在两个领域,第一个领域是关于传统的激光固液融蚀纳米晶制备研究回顾,第二个领域是从我们近期的工作出发,研究通过一系列技术及方法上的改进,实现液体内激光融蚀从传统的激光诱导纳米晶制备向具有新颖结构和形貌的亚稳纳米材料制造技术转化。例如,我们前期发展的无机盐辅助液体内激光融蚀方法首次实现了一种具有亚稳相闪锌矿结构的硅准纳米方块,和一种体心立方结构的碳准纳米方块的制备,由此展示出液体内激光融蚀反应由于其具有的瞬态高温高压特点,能使其在亚稳相纳米材料的制备上表现出通常基于平衡热力学方法所不具备的优越性。而在此基础上,我们通过引入数控平台的方式研究了液体内激光融蚀在制备纳米金刚石点阵方面的可行性。更进一步地,我们在前期引入辅助电场研究的基础上,探索了简单化合态多金属氧酸盐的电化学辅助LAL制造实验,首次通过此技术制备出了具有亚稳结构的多金属氧酸盐纳米晶,并藉此研究了其相应的物理化学性质,提出了相关的生长机制。我们一系列的实验和理论研究均表明通过LAL所制备的纳米材料能够具有独特的亚稳相或亚稳形貌,这不但证明了基于液体内激光融蚀的制备技术在制造亚稳纳米材料方面确实具有着其他合成技术手段所难以具备的独特优势,同时也为进一步的通过发展液体内激光融蚀技术而进行的新型亚稳纳米材料制造探索提供了具有重要意义的研究基础。