由印度理工大学主办 信用:CC0公共领域 不同金属的氧化物通常在各种系统中用作光催化剂，例如空气净化、水分解反应，甚至在玻璃和镜子的自清洁表面的生产中
这种材料的物理化学性质可以通过添加纳米粒子来改善，纳米粒子可以将普通的氧化物转化为具有新功能的纳米材料
然而，为了成功地实现这一点，有必要了解纳米复合材料形成的过程，并能够控制它们
ITMO大学的研究人员与来自法国和美国的同事一起演示了如何使用飞秒激光来调整填充有金纳米粒子的二氧化钛薄膜的结构和纳米复合材料特性
这篇论文发表在美国化学学会物理化学杂志上
不久前，科学家和工程师创造了许多特殊材料，当暴露在光线下时，能够加速化学过程
这些发现对工业具有重大意义——这种材料可用于从空气净化器到燃料电池的各种设备
二氧化钛就是这样一种有前途的材料，它可以注入金纳米粒子来提高其光催化性能
该领域的研究是由印度理工大学的研究人员进行的
事实上，这种复合材料的制造仍然具有挑战性
二氧化钛和金纳米粒子的薄膜可以分别制造，但是将这两种成分结合的方法尚待确定
将纳米粒子放入氧化膜中有一定的困难，而且更难控制它们的大小和分布
一个国际研究小组，包括来自印度理工大学的研究人员，建议使用激光辐射来实现这一目标
“如果我们将这些材料置于激光辐射下，它们周围的金颗粒和二氧化钛基质都会改变它们的性质，”ITMO大学的研究助理马克西姆·谢尔盖耶夫解释道
英国工业技术大学和休伯特·居里实验室的研究人员进行了一项实验，用金离子浸渍多孔二氧化钛薄膜，快速形成几纳米大小的粒子
然后，该材料经受激光辐射
结果表明，通过适当选择飞秒激光照射，可以有效地控制纳米粒子的生长，而不损坏材料
例如，如果激光以非常低的速度移动，在二氧化钛薄膜中新生长的纳米颗粒周围可能会形成空腔
“我们与亚利桑那大学的研究人员一起开发了一个模型来解释这种效应，帮助我们确定材料在受到激光辐射时的温度场
该模型考虑了金属粒子的共振吸收、局域场增强、非束缚电子的光致产生和光电发射
法国国家科学研究中心休伯特·居里实验室的研究主任塔蒂亚娜·伊蒂纳解释说:“当这种材料包含更小和更大的粒子时，它会变得更热，尽管对于正确选择的激光参数来说，它的温度仍然不足以熔化或破坏这种材料。”
作为实验和模拟的结果，研究人员现在可以更好地理解纳米复合薄膜形成的机制，并有更多的可能性来控制它们的性质
将激光用于这些目的将简化这种“镀金”二氧化钛薄膜的生产，这将使它们更容易在工业中实施
然而现在，这项技术还远远没有准备好，更多的研究正在进行中
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