تولید سریع محصولات نانومواد
با لیزر

دما و فشار بالا در نقطه‌ی تابش لیزر در کف ظرف باعث می‌شود تا حلال اطراف آن به جوش آید

محققان دانشگاه «سوری بریتانیا» توانستند با پاک کردن مخلوطی از پودر آهن و متانول با لیزر، مقدار قابل توجهی از نانوساختارهای اکسید آهن را در زمانی بسیار کوتاه تولید کنند.

به گزارش ایسنا، این فرآیند می‌تواند بسته به سرعت شارش متانول موادی به شکل نانوسیم یا نانوتسمه ایجاد کند. «سیمون هنلی»، عضو این گروه تحقیقاتی گفت: این فرآیند سریع است و می‌تواند بدون وقفه ادامه داشته باشد، همه‌ی آنچه که ما انجام می‌دهیم این است که متانول را به درون مخزن رشد تزریق کرده و نانوسیم‌های در محلول را جمع‌آوری می‌کنیم و این بدان معنا است که می‌توان آن‌ها را برای قطعات یکپارچه به آسانی تهیه نمود.

وی افزود: می‌توان تخمین زد که بتوانیم با اندازه‌ی گرم بر ساعت آن را تهیه کنیم، اما این مقدار را می‌توان با یک لیزر قوی‌تر و توسط شلیک لیزر با سرعت بالاتر، افزایش داد. نانوساختارهای اکسید آهن دارای کاربردهای بالقوه بسیاری مانند الکترودهای باتری یونی لیتیومی، حسگرهای گازی و ترانزیستورهای اثر میدان هستند. به‌علاوه، فازهای مغناطیسی اکسید آهن برای توسعه‌دهندگان قطعات ذخیره‌سازی اطلاعات چگالی بالا بسیار مورد توجه هستند.

این گروه برای ساخت این مواد از روش پالس لیزری ماورابنفش (248 نانومتر) استفاده کردند (مدت زمان هر پالس 25 نانوثانیه و آهنگ تکرار آن 25Hz ) تابش لیزری محرک، به صورت افقی کل کف ظرف حاوی پودر اکسید آهن و متانول را طی می کند.

دما و فشار بالا در نقطه‌ی تابش لیزر در کف ظرف باعث می‌شود تا حلال اطراف آن به جوش آید. این فرایند منجر به پرش شدید ذرات آهن از ته ظرف و برگشتن به مسیر باریکه‌ی لیزری می‌شود، این اتفاق همانند یک نور روشن قابل مشاهده است.

«هنلی» و همکارانش معتقدند که واکنش‌های فوتو شیمیایی یا فوتو‌ترمال بین متانول و محصولات تابش، مسئول رشد نانوتسمه‌ها در محلول هستند. در ادامه‌ی واکنش بین لیزر و مواد نانوتسمه‌ای شکل منجر به آغاز فرایندهای غیرپیوسته‌ای می‌شود که باعث تجزیه‌ی محصولات اولیه به نانوسیم‌ها می‌شود.

این بدان معناست که زمان ماندن محصولات در ظرف رشد، عاملی کلیدی برای کنترل شکل نانوساختارهای اکسید آهن است. سرعت جمع‌آوری بالا به نانوتسمه و سرعت جمع‌آوری پایین به نانوسیم منجر می‌شود. در حال حاضر این تیم تحقیقاتی مشغول بررسی خواص الکتریکی نانوساختار با نگاهی به قطعات الکترونیکی نانومقیاس مانند ترانزیستورهای اثر میدان هستند.