مطالعه تجربي اثر ميدان الكتريكي در فرآيند كندگي ليزري در مايعات به‌منظور بررسي خواص نانو ذرات فلزي

دكتري

نانو ذرات فلزي و نانو ذراتي كه بر پايه فلز توليد مي‌شوند به دليل ويژگي زيست سازگاري عالي و داشتن خواص الكترونيكي، نوري و مكانيكي منحصربه‌فرد، به‌طور فزاينده‌اي براي كاربردهاي اپتوالكترونيكي و همچنين ساخت كاتاليزگرها، حسگرها، باطري‌سازي و علوم پزشكي قابل‌استفاده مي‌باشند. در سال‌هاي اخير به سبب ويژگي¬هايي همانند سادگي فرآيند توليد، خواص ضد ميكروبي، خاصيت رسانندگي الكتريكي بالا، خواص اپتيكي و همچنين ويژگي‌هايي همانند اندازه، شكل و خصوصيات سطحي، توليد اين نانو ذرات با استفاده از ماده برداري ليزري در محيط مايع بسيار موردتوجه بوده است. براي به‌كارگيري كارآمدتر تكنيك ماده برداري ليزري در توليد نانو ذرات لازم است، اصول اصلي مؤثر در اين فرآيند به‌خوبي مطالعه شود. اين موضوع ازاين‌رو مهم است كه بدانيم بازده توليد نانو ذرات و خواص آن‌ها (همانند كنترل دقيق اندازه) با تغيير پارامترهاي آزمايشگاهي قابل‌كنترل است. هدف اصلي اين كار پژوهشي، بررسي تأثير ميدان الكتريكي بر روي خواص نانو ذرات و آهنگ ماده برداري ليزري است. بدين منظور، نانو ذرات كلوئيدي بر پايه آلومينيم در محيط آب دو بار تقطير و اتانول و نانو ذرات كلوئيدي بر پايه مس در محيط آب دو بار تقطير با استفاده از تابش‌دهي ليزر پالسي نانوثانيه در حضوروغياب ميدان الكتريكي توليد شد. تأثير ميدان الكتريكي بر آهنگ ماده برداري ليزري و خصوصيات نانو ذرات در دو حالت اعمال ميدان الكتريكي موازي و عمود با توجه به راستا پرتو ليزر موردبررسي قرار گرفته است. در قسمتي ديگر از پژوهش نيز تأثير ميدان الكتريكي و شار انرژي ليزر بر آهنگ ماده برداري ليزري موردتحقيق قرار گرفت. نتايج اين پژوهش بيانگر آن است كه، براي هر دو فلز آلومينيم و مس بدون توجه به اين موضوع كه چه نوع چيدماني از ميدان الكتريكي (موازي و عمود) در حين ماده برداري ليزري استفاده شود، اندازه ميانگين نانو ذرات با افزايش بزرگي ميدان الكتريكي كاهش مي‌يابد. بااين‌حال ماده برداري ليزري از اهداف فلزي در حالت اعمال ميدان عمودي نسبت به حالت اعمال ميدان موازي سبب توليد نانو ذرات با اندازه ميانگين كوچك‌تر خواهد شد. همچنين نتايج حاصل از طيف‌سنجي UV-Vis نشان مي‌دهد غلظت نانو ذرات با افزايش بزرگي ميدان الكتريكي بيشتر شده است. نتايج XRD نيز نشان داد، ساختار نانو ذرات توليدشده در حضوروغياب ميدان الكتريكي از نوع بوهميت (AlOOH) است. علاوه بر اين، توليد نانو ذرات در حضور ميدان الكتريكي سبب مي‌شود، كريستال بوهميت در يك راستاي خاص تشكيل گردد. همچنين نتايج نشان داد، با به‌كارگيري هم‌زمان تكنيك افزايش شار ليزر و ميدان الكتريكي مي‌توان بازدهي بيشتري از آهنگ ماده برداري در فرآيند ماده برداري ليزري به دست آورد. درواقع ماده برداري ليزري در حضور ميدان الكتريكي به‌واسطه وجود بار الكتريكي بر روي سطح ماده هدف در حالت اعمال ميدان موازي و تأثير اين ميدان بر روي ديناميك ذرات باردار پلاسما براي هر دو ميدان عمودي و موازي سبب مي‌شود انرژي بيشتري توسط ماده هدف جذب‌شده و ماده برداري ليزري با آهنگ بيشتري صورت گيرد.

194949

دانشگاه علم و صنعت ايران

فيزيك - اتمي و مولكولي

دكتر محمد حسين مهديه