Hurtig og nem klargøring af små metal-nanopartikler med mikrochiplaser

Pulserende laserablation i væske (PLAL) er en pålidelig og alsidig teknik til fremstilling af metalnanopartikler (NP'er) i opløsning. Dens fordele, herunder fraværet af reduktionsmidler, enkel betjening, høj renhed uden oprensningstrin og omgivende behandlingsbetingelser, gør den til et foretrukket valg frem for konventionelle metoder til fremstilling af metal-NP såsom den kemiske reduktionsmetode.

Den udbredte anvendelse af PLAL på tværs af videnskabelige og industrielle forskningsfelter vidner om dets anvendelighed. Størrelsen og vedligeholdelsesomkostningerne for traditionelle laserkilder udgør imidlertid betydelige udfordringer for laboratorier, især dem, der ikke er specialiserede i laservidenskab.

Ved at erkende disse forhindringer vendte professorerne Hidehiro Sakurai, Yumi Yakiyama og deres team ved Osaka University deres opmærksomhed mod mikrochiplasersystemet (MCL). Udviklet af Taira-gruppen ved Institute of Molecular Science (IMS), MCL er et kompakt, lavt strømforbrug gigant-puls lasersystem med en kort hulrumslængde på under 10 mm, hvilket gør det velegnet til standard organiske syntese laboratorier.

På trods af fordelen ved dens størrelse var anvendeligheden af ​​MCL's specifikationer - især dens lille pulsenergi - til PLAL af et Au-mål ukendt. Forskerholdet havde til formål at forstå, hvordan forskellene i instrumentelle specifikationer bidrager til resultaterne af PLAL af Au, med det mål at fremme benchtop-syntese og den direkte anvendelse af NP'er til katalytiske formål.

I deres undersøgelse offentliggjort i tidsskriftet Industrial Chemistry &Materials , holdet brugte MCL til PLAL af Au, med fokus på virkningerne af lille laserpulsenergi (0,5 mJ), kort pulsvarighed (0,9 ns) og lav gentagelseshastighed (10 Hz) på ablationseffektivitet. Resultaterne afslørede, at MCL udviste relativt høj ablationseffektivitet på trods af at have en meget mindre pulsenergi sammenlignet med konventionelle lasere med højere effekt (25 mJ/puls, 12 ns varighed, 10 Hz).

"Vores undersøgelse giver ny indsigt i fremstillingen af ​​Au NP'er ved hjælp af det kompakte MCL-system. Det er vigtigt, at det åbner muligheder for direkte brug af meget reaktive NP'er fremstillet af MCL i udviklingen af ​​nye katalytiske reaktioner inden for standard syntetisk kemi laboratorier," sagde Sakurai .

Forskerholdet omfatter Barana Sandakelum Hettiarachchi, Yusuke Takaoka, Yuta Uetake, Yumi Yakiyama og Mihoko Maruyama, Yusuke Mori, Hiroshi Y. Yoshikawa og Hidehiro Sakurai fra Osaka University; og Hwan Hong Lim og Takunori Taira fra Institute of Molecular Science.

Flere oplysninger: Barana Sandakelum Hettiarachchi et al., Afdækning af guld nanopartikelsyntese ved hjælp af et mikrochiplasersystem gennem pulseret laserablation i vandig opløsning, Industriel kemi og materialer (2024). DOI:10.1039/D3IM00090G

Leveret af Industrial Chemistry &Materials