Лазерный синтез и оптические свойства гибридных кремниевых наноструктур для фототермической конверсии солнечного излучения

Установлены зависимости морфологии и оптических свойств наноструктур кремния от условий лазерного абляционного синтеза, таких как условия фокусировки лазерного излучения, частота следования лазерных импульсов, температура и состав раствора. Полученные закономерности использованы для разработки метода формирования гибридных металл-кремниевых наноструктур Si-Ag и Si-Ag-Сu. Продемонстрировано, что полученное широкополосное поглощение наночастиц Si-Ag-Cu перспективно для применения в наножидкостях для фототермического преобразования солнечного излучения.

1. G. Baffou, R. Quidant. Laser Photon. Rev., 7, N 2 (2013) 171—187, doi: 10.1002/lpor.201200003

2. M. Belekoukia, E. Kalamaras, J. Tan, F. Vilela, S. Garcia, M. Maroto-Valer, J. Xuan. Appl. Energy, 247 (2019) 517—524, doi: 10.1016/j.apenergy.2019.04.069

3. S. Ishii, R. P. Sugavaneshwar, K. Chen, T. D. Dao. T. Nagao. Opt. Mater. Express, 6, N 2 (2016) 640—648, doi: 10.1364/OME.6.000640

4. M. Cui, S. Liu, B. Song, D. Guo, J. Wang, G. Hu, Y. Su, Y. He. Nano-Micro Lett., 11, N 73 (2019) 1—15, doi: 10.1007/s40820-019-0306-9

5. M. Chen, Y. He, J. Huang, J. Zhu. Energy Conversion and Management, 127 (2016) 293—300, doi: 10.1016/j.enconman.2016.09.015

6. D. Wu, H. Zhu, L. Wang, L. Liu. Current Nanosci., 5, N 1 (2009) 103—112, doi: 10.2174/157341309787314548

7. H. Tyagi, P. Phelan, R. Prasher. J. Sol. Energy Eng., 131, N 4 (2009) 041004(1—7), doi: 10.1115/1.3197562

8. H. Moghaieb, D. Padmanaban, P. Kumar, A. Ul Haq, C. Maddi, R. McGlynn, M. Arredondo, Singh, P. Maguire, D. Mariotti. Nano Energy, 108 (2023) 108112, doi: 10.1016/j.nanoen.2022.108112

9. R. McGlynn, S. Chakrabarti, B. Alessi, H. S. Moghaieb, P. Maguire, H. Singh, D. Mariotti. Solar Energy, 203 (2020) 37—45, doi: 10.1016/j.solener.2020.04.004

10. Z. Said, M. H. Sajid, R. Saidur, G. A. Mahdiraji, N. A. Rahim. Numerical Heat Transfer A: Applications, 67, N 9 (2015) 1010—1027, doi: 10.1080/10407782.2014.955344

11. G. Ni, N. Miljkovic, H. Ghasemi, X. Huang, S. V. Boriskina, C.-T. Lin, J. Wang, Y. Xu, Md. M. Rahman, T. J. Zhang, G. Chen. Nano Energy, 17 (2015) 290—301, doi: 10.1016/j.nanoen.2015.08.021

12. C. L. L. Beicker, M. Amjad, E. P. Bandarra Filho, D. Wen. Solar Energy Materials and Solar Cells, 188 (2018) 51—65, doi: 10.1016/j.solmat.2018.08.013

13. A. Gimeno-Furio, L. Hernandez, S. Barison, F. Agresti, D. Cabaleiro, S. Mancin. Solar Energy, 191 (2019) 323—331, doi: 10.1016/j.solener.2019.09.012

14. V. K. Pustovalov. SN Appl. Sci., 1 (2019) 356(1—25), doi: 10.1007/s42452-019-0370-2

15. M. Chen, Y. He, J. Zhu, D. Wen. Appl. Energy, 181 (2016) 65—74, doi: 10.1016/j.apenergy.2016.08.054

16. A. R. Mallah, S. N. Kazi, M. N. M. Zubir, A. Badarudin. Appl. Energy, 229 (2018) 505—521, doi: 10.1016/j.apenergy.2018.07.113

17. J. Jeon, S. Park, B. J. Lee. Solar Energy, 132 (2016) 247—256, doi: 10.1016/j.solener.2016.03.022

18. M. Mehrali, M. K. Ghatkesar, R. Pecnik. Appl. Energy, 224 (2018) 103—115, doi: 10.1016/j.apenergy.2018.04.065

19. E. T. Ulset, P. Kosinski, Y. Zabednova, O. V. Zhdaneev, P. G. Struchalin, B. V. Balakin. Nano Energy, 50 (2018) 339—346, doi: 10.1016/j.nanoen.2018.05.050.

20. J. Zou, R. K. Baldwin, K. A. Pettigrew, S. M. Kauzlarich. Nano Lett., 4, N 7 (2004) 1181—1186, doi: 10.1021/nl0497373

21. R. A. Bley, S. M. Kauzlarich. J. Am. Chem. Soc., 118, N 49 (1996) 12461—12462, doi: 10.1021/ja962787s

22. G. B. Teh, S. Nagalingam, R. D. Tilley, S. Ramesh, Y. S. Lim. Zeitschrift für Physikalische Chemie, 223 (2009) 1417—1426, doi: 10.1524/zpch.2009.5466

23. A. Fojtik, A. Henglein. Chem. Phys. Lett., 221, N 5-6 (1994) 363—367

24. R. M. Sankaran, D. Holunga, R. C. Flagan, K. P. Giapis. Nano Lett., 5, N 3 (2005) 537—541, doi: 10.1021/nl0480060

25. L. Mangolini, E. Thimsen, U. Kortshagen. Nano Lett., 5, N 4 (2005) 655—659, doi: 10.1021/nl050066y

26. S. Lee, W. J. Cho, C. S. Chin, I. K. Han, W. J. Choi, Y. J. Park, J. D. Song, J. I. Lee. Jpn. J. Appl. Phys., 43, N 6B (2004) L784, doi: 10.1143/JJAP.43.L784

27. D. Zhang, B. Gökce, S. Barcikowski. Chem. Rev., 117, N 5 (2017) 3990—4103, doi: 10.1021/acs.chemrev.6b00468

28. V. Amendola, D. Amans, Y. Ishikawa, N. Koshizaki, S. Scirè, G. Compagnini, S. Reichenberger, S. Barcikowski. Chem. Eur. J., 26 (2020) 9206—9242, doi: 10.1002/chem.202000686

29. M. Censabella, V. Torrisi, G. Compagnini, M. G. Grimaldi, F. Ruffino. Physica E: Low-Dimensional Systems and Nanostructures, 118 (2020) 113887, doi: 10.1016/j.physe.2019.113887

30. F. Stokker-Cheregi, T. Acsente, I. Enculescu, C. Grisolia, G. Dinescu. Dig. J. Nanomater. Biostruct., 7, N 4 (2012) 1569—1576

31. D. Riabinina, M. Chaker, J. Margot. Nanotechnology, 23 (2012) 135603—135607, doi: 10.1088/0957-4484/23/13/135603

32. J. S. Jeon, C. S. Yeh. J. Chin. Chem. Soc., 45 (1998) 721—726, doi: 10.1002/jccs.199800109

33. A. Kanitz, M.-R. Kalus, E. L. Gurevich, A. Ostendorf, S. Barcikowski, D. Amans. Plasma Sources Sci. Technol., 28, N 10 (2019) 103001, doi: 10.1088/1361-6595/ab3dbe

34. M. Dell’Aglio, A. De Giacomo. Appl. Sci., 11, N 21 (2021) 10344, doi: 10.3390/app112110344

35. K. Choudhury, R. K. Singh, P. Kumar, M. Ranjan, A. Srivastava, A. Kumar. Nano-Structures and Nano-Objects, 17 (2019) 129—137, doi: 10.1016/j.nanoso.2018.12.006

36. Y. Jiang, P. Liu, Y. Liang, H. Li, G. Yang. Appl. Phys. A, 105 (2011) 903—907, doi: 10.1007/s00339-011-6557-z

37. H. W. Kang, A. J. Welch. J. Appl. Phys., 101 (2007) 083101, doi: 10.1063/1.2715746

38. K. L. McGilvray, C. Fasciani, C. J. Bueno-Alejo, R. Schwartz-Narbonne, J. C. Scaiano. Langmuir, 28, N 46 (2012) 16148—16155, doi:10.1021/la302814v

39. D. Tan, Z. Ma, B. Xu, Y. Dai, G. Ma, M. He, Z. Jin, J. Qiu. Phys. Chem. Chem. Phys., 13 (2011) 20255—20261, doi: 10.1039/c1cp21366k

40. H. Elangovan, S. Sengupta, R. Narayanan, K. Chattopadhyay. J. Mater. Sci., 56, N 2 (2020) 1515—1526, doi: 10.1007/s10853-020-05374-z

41. J. P. Wilcoxon, G. A. Samara, P. N. Provencio. Phys Rev B, 60 (1999) 2704—2714, doi: 10.1103/PhysRevB.60.2704

42. L. M. Liz-Marzán, M. Giersig, P. Mulvaney. Langmuir, 12 (1996) 4329—4335, doi: 10.1021/la9601871

43. P. Cheng, H. Zhu, Y. Bai, Y. Zhang, T. He, Y. Mo. Opt. Commun., 270, N 2 (2007) 391—395, doi: 10.1016/j.optcom.2006.09.050

44. R. Intartaglia, K. Bagga, M. Scotto, A. Diaspro, F. Brandi. Opt. Mater. Express, 2, N 5 (2012) 510—518, doi: 10.1364/OME.2.000510

45. M. H. Mahdieh, B. Fattahi. Opt. Laser Technol., 75 (2015) 188—196, doi: 10.1016/j.optlastec.2015.07.006

46. N. E. Jasbi, D. Dorranian. Opt. Quant. Electron., 49, N 6 (2017) 1—13, doi: 10.1007/s11082-017-1041-4

47. Y. Ishikawa, Y. Shimizu, T. Sasaki, N. Koshizaki. J. Colloid Interface Sci., 300, N 2 (2006) 612—615, doi: 10.1016/j.jcis.2006.04.005

48. E. Solati, D. Dorranian. Bull. Mater. Sci., 39, N 7 (2016) 1677—1684, doi: 10.1007/s12034-016-1315-7

49. Q. Shabir, A. Pokale, A. Loni, D. R. Johnson, L.T. Canham, R. Fenollosa, M. Tymczenko, H. Rodríguez, F. Meseguer, A. Cros, A. Cantarero. Silicon, 3 (2011) 173—176, doi: 10.1007/s12633-0119097-4

50. G. Marcins, J. Butikova, I. Tale, B. Polyakov, R. Kalendarjov, A. Muhin. IOP Conf. Ser. Mater. Sci. Eng., 23, N 1 (2011) 012035, doi: 10.1088/1757-899X/23/1/012035

51. C. Meier, S. Luttjohann, V. G. Kravets, H. Nienhaus, A. Lorke, H. Wiggers. Physica E, 32, N 1-2 (2006) 155—158, doi: 10.1016/j.physe.2005.12.030

52. Y. Li, L. Yue, Y. Luo, W. Liu, M. Li. Opt. Express, 24 (2016) A1075—A1082, doi: 10.1364/OE.24.0A1075

53. C. F. Guo, T. Sun, F. Cao, Q. Liu, Z. F. Ren. Light Sci. Appl., 3 (2014) e161, doi: 10.1038/lsa.2014.42

54. D. Zhang, B. Gökce, C. Notthoff, S. Barcikowski. Sci. Rep., 5, N 1 (2015) 14405, doi: 10.1038/srep13661

55. B. Dutta, E. Kar, N. Bose, S. Mukherjee. RSC Adv., 5 (2015) 105422—105434, doi: 10.1039/C5RA21903E

56. Y. Abboud, T. Saffaj, A. Chagraoui, A. E. Bouari, K. Brouzi, O. Tanane, B. Ihssane. Appl. Nanosci., 4 (2014) 571—576, doi: 10.1007/s13204-013-0233-x

57. G. Nealon, B. Donnio, R. Greget, J.-P. Kappler, E. Terazzi, J.-L. Gallani. Nanoscale, 4 (2012) 5244—5258, doi: 10.1039/c2nr30640a

58. S. Petrović, B. Salatic, D. Milovanović, V. Lazovic, L. Živković, M. Trtica, B. Jelenkovic. J. Opt., 17 (2015) 025402, doi: 10.1088/2040-8978/17/2/025402

59. T. Boldoo, J. Ham, E. Kim, H. Cho. Energies, 13, N 21 (2020) 5748, doi: 10.3390/en13215748

60. A. Ferraro, P. Cerza, V. Mussi, L. Maiolo, A. Convertino, R. Caputo. J. Phys. Chem. C, 125, N 25 (2021) 14134—14140, doi: 10.1021/acs.jpcc.1c03732

61. W.W. Gärtner. Phys. Rev. 122, N 2 (1961) 419, doi: 10.1103/PhysRev.122.419