Модификация нанопористых стекол с аморфным углеродом импульсным лазерным излучением

Сидоров А.И., Лебедев В.Ф., Антропова Т.В.

Полный текст на elibrary.ru

Публикация в Journal of Optical Technology

Ссылка для цитирования:

Сидоров А.И., Лебедев В.Ф., Антропова Т.В. Модификация нанопористых стекол с аморфным углеродом импульсным лазерным излучением // Оптический журнал. 2019. Т. 86. № 7. С. 53–57. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2019-86-07-53-57

Sidorov A.I., Lebedev V.F., Antropova T.V. Modification of nanoporous glass with amorphous carbon using pulsed laser radiation [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2019. V. 86. № 7. P. 53–57. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2019-86-07-53-57

Ссылка на англоязычную версию:

A. I. Sidorov, V. F. Lebedev, and T. V. Antropova, "Modification of nanoporous glass with amorphous carbon using pulsed laser radiation," Journal of Optical Technology. 86(7), 435-438 (2019). https://doi.org/10.1364/JOT.86.000435

Аннотация:

Экспериментально показано, что при воздействии наносекундными импульсами лазерного излучения ближнего инфракрасного диапазона спектра на нанопористое силикатное стекло с аморфным углеродом в нем формируются наноалмазы. Образование данных структур подтверждено спектрами люминесценции и комбинационного рассеяния. Предложены механизмы, объясняющие наблюдаемые эффекты.

Ключевые слова:

наноалмаз, нанопористое стекло, лазерное излучение, спектроскопия

Благодарность:

Настоящая работа выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки РФ (проект № 16.1651.2017/4.6).
Нанопористые стекла были синтезированы в Институте химии силикатов им. И.В. Гребенщикова РАН в рамках государственного задания по Программе фундаментальных научных исследований государственных академий наук на 2013–2020 гг.

Коды OCIS: 140.3390, 160.4236

Список источников:

1. Zhao H.X., Liu L.Q., Liu Z.D., et al. Highly selective detection of phosphate in very complicated matrixes with an off–on fluorescent probe of europium adjusted carbon dots // Chem. Commun. 2011. V. 47. P. 2604–2606.
2. Zhou L., Lin Y., Huang Z., et al. Carbon nanodots as fluorescence probes for rapid, sensitive, and label-free detection of Hg2+ and biothiols in complex matrices // Chem. Commun. 2012. V. 48. P. 1147–1149.
3. Ade N., Nam T.L., Derry T.E., et al. The dose rate dependence of synthetic diamond detectors in the relative dosimetry of high-energy electron therapy beams // Radiat. Phys. Chem. 2014. V. 98. P. 155–162.
4. Gorka B., Nilsson B., Svensson R., et al. Design and characterization of a tissue-equivalent CVD-diamond detector for clinical dosimetry in high-energy photon beams // Phys. Med. 2008. V. 24. P. 159–168.
5. Hu C., Yu C., Li M., et al. Nitrogen-doped carbon dots decorated on graphene: A novel all-carbon hybrid electrocatalyst for enhanced oxygen reduction reaction // Chem. Commun. 2015. V. 51. P. 3419–3422.
6. Li H., Sun C., Ali M., et al. Sulfated carbon quantum dots as efficient visible‐light switchable acid catalysts for room‐temperature ring‐opening reactions // Angew. Chem. Int. Ed. 2015. V. 54. P. 8420–8424.
7. Jiang K., Sun S., Zhang L., et al. Bright-yellow-emissive N-doped carbon dots: Preparation, cellular imaging, and bifunctional sensing // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2015. V. 7. P. 23231–2328.
8. Chizhik A.M., Stein S., Dekaliuk M.O., et al. Super-resolution optical fluctuation bio-imaging with dual-color carbon nanodots // Nano Lett. 2016. V. 16. P. 237–242.
9. Zhang C.M., Lin J. Defect-related luminescent materials: Synthesis, emission, properties and applications // Chem. Soc. Rew. 2012. V. 41. P. 7938–7961.
10. Lim S.Y., Shen W., Gao Z.Q. Carbon quantum dots and their applications // Chem. Soc. Rev. 2015. V. 44. P. 362–381.
11. Ortega-Liebana M.C., Hueso J.L., Larrea A., et al. Feroxyhyte nanoflakes coupled to up-converting carbon nanodots: A highly active, magnetically recoverable, Fenton-like photocatalyst in the visible-NIR range // Chem. Commun. 2015. V. 51. P. 16625–16628.
12. Ortega-Liebana M.C., Hueso J.L., Ferdousi S., et al. Nitrogen-doped luminescent carbon nanodots for optimal photogeneration of hydroxyl radicals and visible-light expanded photo-catalysis // Diamond Relat. Mater. 2016. V. 65. P. 176–182.
13. Nelson D.K., Razbirin B.S., Starukhin A.N., et al. Photoluminescence of carbon dots from mesoporous silica // Opt. Mater. 2016. V. 59. P. 28–33.
14. Stehlik S., Ondic L., Berhane A.M., et al. Photoluminescence of nanodiamonds influenced by charge transfer from silicon and metal substrate // Diamond Relat. Mater. 2016. V. 63. P. 91–96.
15. Shalaginov M.Y., Naik G.V., Ishii S., et al. Characterization of nanodiamonds for metamaterial applications // Appl. Phys. B. 2011. V. 105. P. 191–195.
16. Zhu S., Meng Q., Wang L., et al. Highly photoluminescent carbon dots for multicolor patterning, sensors, and bioimaging // Angew. Chem. Int. Ed. 2013. V. 52. P. 3953–3957.
17. Danilenko V.V. On the history of the discovery of nanodiamond synthesis // Phys. Solid State. 2004. V. 46. P. 595–599.
18. Angus J.C. Diamond synthesis by chemical vapor deposition: The early years // Diamond Relat. Mater. 2014. V. 49. P. 77–86.
19. Gracio J.J., Fan Q.H., Madaleno J.C. Diamond growth by chemical vapour deposition // J. Phys. D: Appl. Phys. 2010. V. 43. Р. 374017.
20. Sankaran R.M., Giapis K.P. Hollow cathode sustained plasma microjets: Characterization and application to diamond deposition // J. Appl. Phys. 2002. V. 92. P. 2406–2411.
21. Wu Z., Tian X., Gui G., et al. Microstructure and surface properties of chromium-doped diamond-like carbon thin films fabricated by high power pulsed magnetron sputtering // Appl. Surf. Sci. 2013. V. 276. P. 31–36.
22. Yang G.W. Laser ablation in liquids: Applications in the synthesis of nanocrystals // Progr. Mater. Sci. 2007. V. 52. P. 648–661.
23. Nee C.-H., Yap S.-L., Tou T.-Y., et al. Direct synthesis of nanodiamonds by femtosecond laser irradiation of ethanol // Sci. Reports. 2016. V. 6. Р. 33966.
24. Сидоров А.И., Лебедев В.Ф., Кобранова А.А., др. Формирование углеродных квантовых точек и наноалмазов при лазерной абляции углеродной пленки // Квант. электр. 2018. Т. 48. С. 45–48.

25. Kreisberg V.A., Antropova T.V. Changing the relation between micro- and mesoporosity in porous glasses: The effect of different factors // Microporous Mesoporous Mater. 2014. V. 190. P. 128–138.
26. Антропова Т.В. Технология пористых стекол и перспективы их применения для биохимического анализа / В кн.: Исследование, технология и использование нанопористых носителей лекарств в медицине. Под ред. Шевченко В.Я. СПб.: ХИМИЗДАТ, 2015. 368 с.
27. Khomich А.А., Kudryavtsev O.S., Dolenko Т.А., et al. Anomalous enhancement of nanodiamond luminescence on heating // Laser Phys. Lett. 2017. V. 14. Р. 025702.
28. Baschenko S.M., Marchenko L.S. On Raman spectra of water, its structure and dependence on temperature // Semicond. Phys. Quant. Electr. Optoelectr. 2011. V. 14. P. 77–83.
29. Ходорковский М.А., Мурашов С.В., Артамонова Т.О., др. Пленки фуллерена с высокой лазерной устойчивостью // ЖТФ. 2004. Т. 74. С. 118–123.
30. Buntov E.A., Zatsepin A.F., Guseva M.B., et al. 2D-ordered kinked carbyne chains: DFT modeling and Raman characterization // Carbon. 2017. V. 117. P. 271–278.
31. Ferrari A.C., Robertson J. Raman spectroscopy of amorphous, nanostructured, diamond-like carbon, and nanodiamond // Phil. Trans. R. Soc. Lond. A. 2004. V. 362. P. 2477–2512.
32. Esmeryan K.D., Castano C.E., Bressler A.H., et al. Kinetically driven graphite-like to diamond-like carbon transformation in low temperature laminar diffusion flames // Diamond Relat. Mater. 2017. V. 75. P. 58–68.
33. Егоров В.И., Звягин И.В., Клюкин Д.А., др. Формирование наночастиц серебра на поверхности серебросодержащих стекол при облучении наносекундными лазерными импульсами // Оптический журнал. 2014. Т. 81. № 5. С. 54–60.