Ultraschnelle laserabgetragene Nanopartikel und Nanostrukturen für oberflächenverstärkte Raman-Streu-basierte Sensoranwendungen

Die Laserablations- und Flüssigkeitstechnik konzentriert sich auf die Synthese von Nanopartikeln und Nanostrukturen durch Abtragen eines Zielmaterials in flüssiger oder gasförmiger Umgebung, wodurch umweltfreundliche Nanopartikel ohne Tenside gebildet werden. Dieser Forschungsumfang umfasst die Verfeinerung der Laserparameter, die Analyse der Eigenschaften von Nanopartikeln, die Erforschung von Synthesemechanismen und die Entdeckung von Anwendungen in verschiedenen Bereichen wie Katalyse, Sensorik, Elektronik, Energiespeicherung und biomedizinische Bildgebung. Zu den jüngsten Entwicklungen im Bereich der Laserablation für die Herstellung von Nanomaterialien gehören die Anpassung der Größen, Formen und Zusammensetzung von Nanopartikeln, skalierbare Produktionsmethoden, die Synthese hybrider Nanomaterialien und die Funktionalisierung von Oberflächen.

Diese Fortschritte bieten eine verbesserte Stabilität, eine längere Haltbarkeit, eine hohe Skalierbarkeit von bis zu wenigen Gramm pro Stunde und eine kommerziell rentable Produktion von kolloidalen Nanopartikeln und Oberflächennanostrukturen für verschiedene Anwendungen. In jüngster Zeit wurden verschiedene andere Improvisationen wie ultraschnelle Gefäßstrahl- und Vortexstrahlablationsprozesse implementiert, um exotische Nanostrukturen sowie Nanopartikel mit einstellbaren Formen, Größen und Topographien zu erzeugen. Technologien, die die Synthese von Nanopartikeln durch ultraschnelle Laserablation vorantreiben, umfassen molekulardynamische Simulationen, um die Bildung dieser Nanopartikel zu verstehen.

Präzise Steuerung für die Anpassung von Nanopartikelgröße, -form und -zusammensetzung in C.2-TEM-Charakterisierung und Echtzeit-Überwachungstechniken. Die damit verbundenen experimentellen Herausforderungen sind Automatisierungstechniken durch verbesserte Instrumente und Technologien, die Bewältigung der anfänglichen Etablierungskosten der Laserablationstechnik selbst, die Sicherstellung einer ordnungsgemäßen Probenvorbereitung, die Kontrolle der Kontamination und die Ankündigung der Datenanalyse und -interpretation für eine erhöhte Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Ergebnisse. In unserem Labor haben wir verschiedene Materialien wie Gold, Silber, Zink, Titan, Kupfer, Silikon, Galliumarsenid, Germanium, Graphenoxid, Hafnium und verschiedene Biome metallisch, trimetallisch und plus Monoxide untersucht.

Die Laserablationsexperimente wurden in verschiedenen Umgebungen mit unterschiedlichen Fokussierungsbedingungen für eine präzise Materialbearbeitung und Nanopartikelsynthese durchgeführt.