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液体中脉冲激光烧蚀制备层状纳米材料的光学控制
摘要： 液相脉冲激光烧蚀技术通过结合化学与光学控制手段，能快速制备出尺寸、成分及晶相可控的纳米结构，且无需使用表面活性剂。我们在激光诱导的液相限域等离子体中测得极高温度（约8,400±1,300 K）、高压及高离子密度。这种独特条件与纳米颗粒形成过程中的快速冷却效应相结合，使材料相图中的极端区域成为可能。由此我们制备出具有特殊物理性质的亚稳态层状铜锌氢氧化物基纳米晶体，这些材料可作为二维无机半导体纳米材料的前驱体。
关键词： LTE光谱、光学控制、电子温度、层状纳米晶体、液体中脉冲激光烧蚀、激光诱导等离子体
更新于2025-09-23 15:19:57
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脉冲持续时间对液相脉冲激光烧蚀中纳米粒子生成的影响：来自大规模原子尺度模拟的见解
摘要： 通过液体中脉冲激光烧蚀（PLAL）技术制备化学纯净纳米颗粒的胶体溶液，已发展成为一个影响工业应用的重要研究领域。该技术的复杂性和多尺度特性使得解析纳米颗粒生成过程中的各类机制，并建立纳米颗粒产率与尺寸分布对辐照参数的依赖关系变得困难。大规模原子尺度模拟为超短脉冲（飞秒至数十皮秒）PLAL的基本机制提供了重要见解，并合理解释了实验观测到的双峰纳米颗粒尺寸分布成因。本文将原子尺度模拟拓展至短脉冲（数百皮秒至纳秒）激光，并重点研究脉冲持续时间对激光烧蚀初始动态阶段纳米颗粒生成机制的影响。模拟识别出烧蚀过程不同阶段及新生空化泡不同区域存在的三种独特纳米颗粒生成机制：(1) 烧蚀羽流与水环境界面处形成薄层瞬态金属膜，随后分解为大型熔融纳米颗粒；(2) 在瞬态界面金属膜上方、新生空化泡最前沿区域，小尺寸纳米颗粒的形核、生长及快速冷却/凝固；(3) 位于瞬态界面层下方的部分烧蚀羽流发生旋节线分解，在高温环境中通过颗粒间碰撞与聚结形成大量纳米颗粒。烧蚀初始阶段三种纳米颗粒生成机制的共存，可解释纳秒PLAL实验中常见的宽分布纳米颗粒尺寸现象。纳米颗粒冷却/凝固速率对低密度金属-水混合区域位置的强依赖性，对纳米颗粒尺寸分布的长期演化具有重要影响，同时也关系到通过添加表面活性剂或掺杂元素至液相环境来淬灭纳米颗粒生长或实现掺杂的能力。
关键词： 相爆炸、液体中脉冲激光烧蚀、分子动力学模拟、流体动力学不稳定性、原子尺度模拟、纳米粒子、成核与生长
更新于2025-09-19 17:13:59
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液体环境对激光诱导周期性表面结构及纳米颗粒单脉冲生成的影响
摘要： 一项紧密结合计算与实验的研究探究了液体环境对单脉冲激光烧蚀过程中表面纳米结构化及纳米颗粒生成基本机制的影响。针对水中铬的大规?？占涞髦粕帐捶肿佣ρＤ饨沂玖松帐从鹆饔胨涓丛拥亩嗷プ饔茫喊ㄋ肪呈股帐从鹆骺焖偌跛?、烧蚀羽流与水界面处形成并迅速解体的高温金属层、烧蚀羽流主要部分发生横向再分布与再沉积，最终形成光滑的凝固表面特征。模拟预测的表面特征形态与水中铬单脉冲激光烧蚀实验结果高度吻合，验证了模拟揭示的作用机制。研究表明，相比真空激光烧蚀，液体环境能消除表面形态的尖锐特征，使靶材材料去除量降低一个数量级以上，并缩小纳米颗粒尺寸分布范围。此外，计算预测显示液体环境组分分子会有效掺入受照靶材表面区域，且产生的空位浓度超过平衡水平一个数量级以上，这为利用液体环境溶质实现激光生成表面的超掺杂提供了可能性。
关键词： 激光诱导周期性表面结构（LIPSS）、纳米粒子生成、晶体缺陷、表面形貌、超掺杂、分子动力学模拟、液体中脉冲激光烧蚀
更新于2025-09-19 17:13:59
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基于原子-连续介质模型的超短激光烧蚀液体中金属纳米颗粒合成的数值研究
摘要： 我们提出了一种基于原子连续介质模型的框架，结合分子动力学（MD）和双温模型（TTM）方法，用于表征超短激光烧蚀固体靶材在水环境中金属纳米颗粒（NPs）的生长过程。该模型能够以原子分辨率解析快速非平衡激光诱导相变过程的动力学特性，同时在连续介质层面考虑自由载流子的影响——这些载流子在激光短脉冲与金属相互作用过程中起决定性作用。我们的模拟结果阐明了可能解释实验观测数据的机制，包括存在两种尺寸分布的纳米颗粒群体（小尺寸群平均粒径5-15纳米，大尺寸群达数十纳米）。所形成的纳米颗粒在能源、催化和医疗健康等领域具有重要应用价值。
关键词： 金属纳米粒子、飞秒激光烧蚀、双纳米粒子分布、液体中脉冲激光烧蚀
更新于2025-09-16 10:30:52
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用于核纳米医学的同位素富集氧化钐纳米颗粒的激光烧蚀合成
摘要： 核纳米医学是一个新兴领域，它利用放射性核素纳米制剂来提高靶部位的药物局部浓度，从而以显著降低的辐射剂量实现更有效的核治疗。该领域需要开发能够可控制备低多分散性、水相分散体系中高胶体稳定性的载药纳米颗粒的方法。本文采用飞秒激光在去离子水中消融的方法，制备了富含152Sm的氧化钐纳米颗粒（NPs）的稳定水分散体系——这些纳米颗?？赏ü痘裰凶幼湮糜诤酥瘟频?53Smβ发射体。研究表明，直接消融富含152Sm的氧化钐靶材会产生尺寸与形貌分散度高且胶体稳定性差的纳米颗粒群；而通过对初始形成的胶体分散体系进行二次飞秒激光破碎处理，可在保持相同化学组成的前提下实现纳米颗粒尺寸特征的完全均一化。我们还证实了通过调节消融或破碎步骤中的激光能量，可实现对基于钐的纳米颗粒平均粒径的大范围调控。最终产物呈现分散均匀的氧化钐纳米颗粒溶液，具有较窄的粒径分布、球形形貌、可控的7-70纳米平均粒径以及优异的胶体稳定性。所制备的纳米颗粒在催化和生物医学领域也具有重要应用价值。
关键词： 核纳米医学、氧化钐（Sm）纳米颗粒、液体中脉冲激光烧蚀、飞秒激光烧蚀与破碎
更新于2025-09-16 10:30:52
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采用激光生成纳米颗粒-金属复合粉末的氧化物弥散强化钢激光增材制造
摘要： 展示了一种适用于激光增材制造加工的粉末复合材料合成新途径。该粉末复合材料由微米级不锈钢粉末均匀包覆纳米级Y2O3颗粒构成，通过胶体激光处理与静电沉积工艺制备而成。经激光金属沉积和选择性激光熔化致密化后，所得试样因均匀分布的纳米级弥散相而展现出优异的高温力学性能。
关键词： 激光增材制造、液体中脉冲激光烧蚀、选择性激光熔化、氧化物弥散强化材料、ODS
更新于2025-09-12 10:27:22
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一种采用激光生成纳米颗粒包覆PA12粉末用于选择性激光烧结的新方法
摘要： 通过纳米添加剂改性选择性激光烧结（SLS）粉末材料，能够使粉末特性适应激光烧结工艺或最终制件性能要求。为避免纳米填料团聚，本研究展示了一种新方法：将无表面活性剂的激光生成胶体纳米颗粒直接在水溶液中吸附于聚合物表面?；谡庖淮葱路椒ǎ捎媒鹗粲胙趸锬擅卓帕６跃埘０?2（PA12）粉末进行修饰，并通过SLS工艺加工。利用电子显微镜和共聚焦激光扫描成像技术分析填料分散情况。
关键词： 选择性激光烧结、激光增材制造、聚合物粉末、液体中脉冲激光烧蚀、纳米粒子
更新于2025-09-12 10:27:22