Оптические свойства и строения оксидных стёкол окрашенных наноразмерными частицами
Оптические свойства стекол (показатель преломления, молярная и ионная рефракция, дисперсия). Оптические свойства и строение боросиликатных стёкол, которые содержат на поверхности наноразмерные частицы серебра и меди. Методы исследования наноструктур.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | дипломная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 18.09.2012 |
| Размер файла | 3,0 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Рисунок 6 - Образец №3 с серебром (восстановленный)
Рисунок 7 - Образец №2 с серебром (восстановленный)
Рисунок 8 - Образец №3 с медью (восстановленный)
Рисунок 9 - Образец №3 с медью
Рисунок 10 - Образец №2 с медью
Рисунок 11 - Образец №2 с медью (восстановленный)
На всех рисунках видно, что начиная с 2800 нм идёт резкое падение пропускание это связано с присутствием ОН-групп. Начиная с 4000 нм, пропускание приближается к нулю в связи с тем, что сама матрица боратного стекла начинает поглощать. При сравнении рисунков 8 и 9 видно, что восстановленный образец стекла №3 с медью пропускает с меньшей интенсивностью.
4.6 Спектры поглощения наночастиц серебра и меди на поверхности боросиликатных стекол ближнем УФ и видимом диапазоне длин волн
Для снятия спектров поглощения использовался спектрофотометр СФ-спектрофотометр работает под управлением внешней ЭВМ. Принцип действия спектрофотометра основан на измерении отношения двух световых потоков: прошедшего через исследуемый образец к прошедшему через образец сравнения. Монохроматическое излучение, выходящее из монохроматора, разделяется на два канала (канал образца и канал сравнения) с помощью зеркального модулятора и направляется в кюветное отделение, затем потоки излучения из обоих каналов поочерёдно направляются на приёмник излучения, преобразуются в числовые коды и обрабатываются с помощью микропроцессора или внешней ЭВМ. Вывод результатов измерений производится на монитор и печатающее устройство. В качестве источников излучения для спектрофотометра используется дейтериевая лампа (ДДС-30М) - для работы в области спектра от 190 до 340 нм и галогенная лампа (КГМ12-10) - для работы в области спектра от 340 до 1100 нм. Смена источников излучения производится автоматически.
Спектральный диапазон измерений 190-1100 нм (ближний УФ и видимый спектр длин волн).
В литературных источниках имеются данные о спектрах поглощения, интересующих нас наночастиц. В литературе описываются спектры поглощения с резонансами частот для серебра от 390 нм до 520, для меди - от 370 до 590 нм. На рисунках 12 и 13 представлены спектры поглощения серебра и меди, взятые из различных источников.
Рисунок 12 - Спектр поглощения стекла, содержащего коллоидное серебро (Дж. Шелби, 2006 г.)
Рисунок 13 - Оптическое поглощение Al2O3 с наночастицми серебра, меди, золота (Плаксин О.А., Глотов А.И., Гулевич А.В. и др., 2008г.
Нами были сняты спектры поглощения для 12 образцов. У всех восстановленных образцов обнаружена полоса плазмонного резонанса. Однако он зачастую сильно уширен. Мы предполагаем, что это происходит из-за присутствия наночастиц различного размера, формы, различного расстояния между наночастицами.
Для восстановленного образца №1 (рисунок 14) с серебром пик плазмонного резонанса приходится 430 нм, что характерно для наночастиц серебра.
Рисунок 14 - Образец №1 с серебром (восстановленный)
Для восстановленного образца с серебром №5 (рисунок 15) максимум полосы плазмонного резонанса приходится на длины волн 440-490 нм, что характерно для наночастиц серебра. Полоса слабо выражена и сильно уширена.
Рисунок 15 - Образец №5 с серебром (восстановленный)
Для восстановленного образца с серебром №3 (рисунок 16) максимум плазменного резонанса приходится на 430 нм, что типично для наночастиц серебра.
Рисунок 16 - Состав №3 с серебром (восстановленный)
Пик плазмонного резонанса восстановленного образца №4 (рисунок 17) с серебром приходится приходится на 480 нм, что типично для наночастиц серебра.
Рисунок 17 - Образец №4 с серебром (восстановленный)
Не восстановленный образец №4 с серебром (рисунок 18) ведёт себя как обычная матрица боратного стекла. Маленький всплеск на длине волны равной 390 нм предположительно связан со сменой источников излучения примерно в этом диапазоне волн.
Рисунок 18 - Образец №4 с серебром
Для образца с серебром №2 также видна разница восстановленного и не восстановленного состояния. Максимум плазменного резонанса у восстановленного образца с серебром №2 (рисунок 19) приходится на промежуток длин волн от 420 до 470 нм.
Рисунок 19 - Образец №2 с серебром (восстановленный)
Не восстановленный образец №2 (рисунок 20) с серебром ведёт себя так же как обычная матрица боратного стекла. Незначительный всплеск на длине волны равной 380 нм предположительно связан со сменой источников излучения примерно в этом диапазоне волн.
Рисунок 20 - Образец №2 с серебром
Для восстановленного образца №3 с медью (рисунок 21) пик плазменного резонанса приходится на 560 нм, что является характерным для наночастиц меди.
Рисунок 21 - Образец №3 с медью (восстановленный)
Разница зависимости оптических плотностей восстановленного и не восстановленного образца №2 с медью (рисунок 22) даёт возможность судить о длине волны плазменного резонанса, находящегося на 575 нм, который так же характерен для наночастиц меди.
Рисунок 22 - Разница зависимости оптических плотностей восстановленного и не восстановленного образца №2 с медью.
Заключение
В результате проведенной работы была достигнута поставленная цель - исследованы оптические свойства и строение, синтезированных нами боратных и боросиликатных легкоплавких стёкол содержащих наноразмерные частицы серебра и меди.
В процессе выполнения работы были решены следующие задачи:
1) изготовлены плоскопараллельные полированные пластины из синтезированных стёкол в количестве 26 штук;
2) отработана методика создания наночастиц металлов серебра и меди в приповерхностном слое пластины;
3) получены электронные фотографии наночастиц металлов в стекле;
4) проведены измерения спектров поглощения и пропускания в видимом и ближнем инфракрасном диапазоне.
Исходя из результатов проделанной работы, были сделаны следующие выводы:
1) в результате тепловой обработки при температуре равной 430-450 єС продолжительностью 1-3 часа в восстановительной среде в составах №1, №2, №3, №5 появляются полосы поглощения, типичные для плазмонного резонанса наночастиц серебра в стекле;
2) аналогичная тепловая обработка составов №2, №3 с медью приводит к появлению полос поглощения, характерных для полос плазмонного резонанса наночастиц меди в стекле;
3) на основании первых двух результатов мы делаем вывод, что на электронные фотографиях восстановленных образцов №1, №2, №3, №5 с серебром изображены наночастицы серебра, на электронных фотографиях восстановленных образцов №2, №3 с медью изображены наночастицы меди.
Список использованных источников
1. Логунов А.Е. Оптические методы исследования металлических наночастиц на поверхности прозрачных диэлектриков: автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата физико-технических наук: 08.12.09/А.Е. Логунов; Санкт-Петербургский государственный университет информационных технологий, механики и оптики. - Санкт-Петербург, 2009. - 22 с.
2. Оптические методы создания, исследования и модификации металлических наноструктур на поверхности прозрачных диэлектрических материалов / Бонч-Бруевич А.М., Вартанян Т.А., Леонов Н.Б. и др. // Оптический журнал. - 2005. - № 12. - С.3 - 12.
3. Оксидные стёкла 3d и 4f элементами, прозрачные магнетики: структура, магнитооптика, магнитный / И.С. Эдельман, Р.Д. Иванцов, О.С. Иванова и др. // Известия РАН. Сер. Физическая. - 2010. - № 1. - С.1471-1473.
4. Аппен А.А. Химия стекла / А.А. Аппен. - Санкт-Петербург: Химия, 1983. - 350 с.
5. Шелби Дж. Структура, свойства и технология стекла / Дж. Шелби. - М.: Мир, 2006. - 284 с.
6. Нелинейные оптические свойства наночастиц золота, диспергированных в различных прозрачных матрицах / А.И. Ряснянцский, Б. Палпант, С. Дебрус и др. // Физика твёрдого тела. - 2009. - №1. - С.52-56.
7. Оптические свойства наночастиц золота/ И.В. Кавецкая, Т.В. Волошина, В.А. Караванский и др. // Конденсированные среды и межфазные границы. - 2009. - № 1 - С.53-57
8. Степанов А.Л. Оптические свойства металлических наночастиц, синтезированных в полимере методом ионной имплантации / А.Л. Степанов // Журн. техн. физики. ? 2004. ? № 2. ? С.1 ? 12.
9. Синтез серебряных наночастиц в стеклах с планарными волноводами для биосенсорных приложений / П.А. Образцов, А.В. Нащекин, В.Н. Неведомский и др. // Биофизика. - 2011. - С.53-54.
10. Костюк А.Б. Физические основы ионно-лучевой модификации металлических нанокластеров в диэлектрических слоях [Электронное методическое пособие] / А.Б. Костюк, Д.В. Гусейнов, А.Н. Михайлов и др. - Нижний Новгород, 2011. - 40 с.
11. Формирование нанокристаллов меди в фотохромных стеклах при электронном облучении и термообработке. О.А. Подсвиров, А.И. Сидоров, В.А. Цехомский и др. // Физика твердого тела. - 2010. - №9. - С.1776-1779.
12. Оптика наноструктур. / С.В. Гапоненко, Н.Н. Розанов, С.Л. Ивченко и др. / Санкт-Петербург: Недра, 2005. - 321 с.
13. Климов В.В. Наноплазмоника. / В.В. Климов. - М.: Физматлит, 2009. - 482 с.
14. Формирование наночастиц металлов при имплантации тяжелых ионов в оптические матрицы. / О.А. Плаксин, А.В. Глотов, А.И. Гулевич. // Оптика и спектроскопия. - 2006. - №4. - С.663-670.
15. Егорова Е.М. Оптические свойства и размеры наночастиц серебра в мицеллярных растворах / Е.М. Егорова, А.А. Ревина // Коллоидный журнал. - 2002. - № 3. - С.334-345.
16. Ганеев Р.А. Нелинейное поглощение в диэлектрических слоях, содержащих наночастицы меди / Р.А. Ганеев, А.И. Ряснянский // Физика твердого тела. - 2003. - №7. - С.1292-1296.
17. Брандон Д. Микроструктура материалов. Методы исследования и контроля / Д. Брандон, У. Каплан. - М.: Техносфера, 2006. - 377 с.
18. Чаплыгин Ю.А. Нанотехнологии в электронике. / Ю. А Чаплыгин. - М.: Техносфера, 2005. - 448 с.
19. Щука А.А. Наноэлектроника. / А.А. Щука. - М.: Физматкнига, 2007. - 464 с.
20. Драгунов В.П. Основы наноэлектроники. / В.П. Драгунов, И.Г. Неизвестный, В.А. Гридчин. - Новосибирск: издательство НГТУ, 2000. - 332 с.
21. Лозовский В.Н. Нанотехнология в электронике / В.Н. Лозовский, Г.С. Константинова, С.В. Лозинский. - М.: Лань, 2008. - 336 с.
22. Физические основы методов исследования наноструктур и поверхности твердого тела / Троян В.И., Пушкин М.А., Борман В.Д. и др. - М.: МИФИ, 2008. - 260 с.
23. Елисеев А.А. Физические свойства веществ в нанокристалличесокм состоянии [Методическое пособие]. /А.А. Елисеев, А.В. Лукашин. - Москва, 2007. - 61 с.
24. Наноматериалы и нанотехнологии. / В.М. Анищик, В.Е. Борисенко, С.А. Жданок и др. - Минск: Издание центр БГУ, 2008. - 375 с.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Оптические свойства аэрозолей. Релеевский закон рассеяния. Взаимодействие электромагнитного излучения с одиночной частицей. Оптические характеристики аэрозолей. Пределы применимости теории Ми. Процессы взаимодействия излучения с аэродисперсными частицами.
реферат [748,7 K], добавлен 06.01.2015Оптические свойства полупроводников. Механизмы поглощения света и его виды. Методы определения коэффициента поглощения. Пример расчета спектральной зависимости коэффициента поглощения селективно поглощающего покрытия в видимой и ИК части спектра.
реферат [1,2 M], добавлен 01.12.2010Измерение показателя преломления для плоско-параллельной пластинки. Измерение показателя преломления трехгранной призмы с помощью 4-х иголок. Изучение светопропускающих качеств разных материалов с помощью фотоэлемента. Определение увеличения микроскопа.
методичка [1009,3 K], добавлен 22.06.2015Оптические свойства квантовых ям, сверхрешеток, квантовых точек, нанокристаллов. Электрооптические эффекты в квантовых точках и сверхрешетках под действием внешнего электрического поля. Квантово-размерный эффект Штарка. Лестницы Штарка, осцилляции Блоха.
контрольная работа [2,4 M], добавлен 24.08.2015Оптическое волокно, как среда передачи данных. Конструкция оптического волокна. Параметры оптических волокон: геометрические, оптические. Оптические волокна на основе фотонных кристаллов. Передача больших потоков информации на значительные расстояния.
реферат [182,9 K], добавлен 03.03.2004Структура и типы квазикристаллов, методы их получения, области применения, физические свойства: оптические, механические и поверхностные, сверхпроводимость, магнетизм, теплопроводность. Электронный спектр и структурная стабильность. Возбуждения решетки.
курсовая работа [942,4 K], добавлен 14.01.2015Кристаллическое и аморфное состояния твердых тел, причины точечных и линейных дефектов. Зарождение и рост кристаллов. Искусственное получение драгоценных камней, твердые растворы и жидкие кристаллы. Оптические свойства холестерических жидких кристаллов.
реферат [1,1 M], добавлен 26.04.2010Понятие аэрозолей, классификация по агрегатному состоянию, дисперсности и происхождению. Оптические, электрические и молекулярно-кинетические свойства аэрозолей. Микрогетерогенность пены, образование плёнки. Свойства, способы образования, разрушения пен.
презентация [329,5 K], добавлен 17.08.2015Размерное квантование в полупроводниках. Методы получения и оптические свойства наночастиц сульфида кадмия. Люминесценция нанокристаллов сульфида кадмия, внедренных в полимер. Влияние внешних факторов на люминесценцию нанокристаллов соединений А2В6.
дипломная работа [1,9 M], добавлен 12.03.2008Основные оптические эффекты, приводящие к волноводному распространению электромагнитной волны. Самовоздействие световых пучков в фоторефрактивной среде. Кристаллохимическое описание стекол. Связь градиента концентрации ионов лития показателем преломления.
дипломная работа [1,6 M], добавлен 21.01.2016
