研究目的
制备并表征金纳米棒与有机改性硅酸盐凝胶玻璃的纳米复合材料,用于光限幅应用,在增强热稳定性的同时保持金纳米棒的光限幅特性。
研究成果
纳米复合材料由于有机硅凝胶玻璃基体的存在,既保持了金纳米棒的光限幅特性,又增强了热稳定性,有望成为可调谐激光器用光限幅器。未来工作可通过优化分散性来减少团聚并提高损伤阈值。
研究不足
研究发现凝胶基质中存在金纳米棒的部分聚集现象,这会导致表面等离子体共振吸收峰展宽并可能影响性能。当输入能量达到特定值时会出现激光诱导表面损伤,表明其损伤阈值存在局限。金含量较低,且在不同条件下的可扩展性或长期稳定性问题尚未得到充分解决。
1:实验设计与方法选择:
本研究采用溶剂辅助分散法制备纳米复合材料,包括金纳米棒的合成与表面改性、ormosil溶胶的制备及凝胶玻璃的固化。表征方法包括紫外-可见光谱、透射电镜、X射线衍射、傅里叶变换红外光谱、热重分析和光学限幅测量。
2:样品选择与数据来源:
金纳米棒通过种子介导生长法使用特定化学试剂合成。ormosil凝胶玻璃由MTES和MPS制备。使用不同金纳米棒浓度(0.038%、0.077%、0.192%)的样品。
3:038%、077%、192%)的样品。 实验设备与材料清单:
3. 实验设备与材料清单:设备包括PERSEE TU-1901分光光度计、JEOL JEM-2100电子显微镜、Bruker Vertex 70红外光谱仪、Rigaku D/max-2500/PC衍射仪、Netzsch STA 449C热分析仪。材料包括CTAB、HAuCl4、NaBH4、AgNO3、抗坏血酸、MPS、TEOS、MTES、APTES、THF、盐酸、乙醚、无水MgSO4、PTFE模具。
4:NaBHAgNO抗坏血酸、MPS、TEOS、MTES、APTES、THF、盐酸、乙醚、无水MgSOPTFE模具。 实验流程与操作步骤:
4. 实验流程与操作步骤:金纳米棒经合成后进行二氧化硅包覆表面改性,分散于ormosil溶胶中并固化成凝胶玻璃。光学限幅性能通过532 nm波长5.0 ns激光脉冲配合透镜和能量探测器测量。
5:0 ns激光脉冲配合透镜和能量探测器测量。 数据分析方法:
5. 数据分析方法:分析紫外-可见、透射电镜、X射线衍射、傅里叶变换红外光谱和热重数据以评估分散性、结构及热稳定性。光学限幅数据以透射能量与入射能量的关系曲线评估限幅效应。
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electron microscope
JEM-2100
JEOL
Performing TEM imaging to analyze the morphology and silica coating of gold nanorods.
-
IR spectrophotometer
Vertex 70
Bruker
Obtaining FT-IR spectroscopy to study the chemical structure of ormosil gel glass.
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diffractometer
D/max-2500/PC
Rigaku
Recording XRD data to analyze the crystalline structure of samples, using Cu Kα radiation.
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spectrophotometer
TU-1901
PERSEE
Recording UV-vis spectra for characterization of gold nanorods and nanocomposites.
-
thermal analyzer
STA 449C
Netzsch
Performing thermogravimetric analysis (TGA) to assess thermal stability of nanocomposites.
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