Процессы синтеза прекурсоров для получения нанокерамик типа CuAlO₂ при воздействии сдвоенных лазерных импульсов на сплавы АД1 и М2 в атмосфере воздуха

Изучено влияние энергии и интервала между импульсами, количества сдвоенных лазерных импульсов на целенаправленное формирование компонентного и зарядового состава лазерной плазмы методом лазерной искровой спектрометрии (спектрометр LSS-1). Исследованы процессы образования смешанных нанопорошков оксидов меди и алюминия, прекурсоров для получения нанокерамик и пленок алюминатов меди типа CuAlO₂ при воздействии сдвоенных лазерных импульсов на гибридную мишень, состоящую из склеенных пластинок алюминия и меди, из сплавов АД1 и М2. Показано, что последовательное воздействие серий сдвоенных лазерных импульсов с энергией 53 мДж и интервалом между импульсами 10 мкс на гибридную мишень дает возможность получения прекурсоров для изготовления нанокерамик и нанопленок алюминатов меди типа CuAlO₂. Для продуктов, образующихся при взаимодействии ионов алюминия и меди с кислородом воздуха, использован закрытый стеклянный бюкс, куда помещена мишень. Размер первичных частиц, оцененный с помощью электронной микроскопии высокого разрешения, составил 30—45 нм. Частицы собраны в агломераты, имеют кристаллическую структуру и сферическую форму. Размер и количество фрактальных агрегатов, осевших на подложку, размещенную на дне кюветы, в несколько раз превышает количество продуктов, осевших на боковую подложку за счет чисто диффузионного механизма переноса фракталов. Основной вклад в изменение интенсивности спектральных линий атомов и ионов Al, Cu, молекулярных полос AlO вносит взаимодействие второго импульса с продуктами конденсации, образующимися в канале после воздействия первого импульса. При увеличении количества долгоживущих фрактальных агрегатов в воздухе интенсивность молекулярных полос и линий Al III уменьшается в ~1.5 раза, а меди в ~2 раза, что связано с активным взаимодействием накапливающихся в воздухе долгоживущих больших фракталов с падающим излучением.

1. Р. А. Андриевский, А. В. Рагуля. Наноструктурные материалы, уч. пособие, Москва, Академия (2005)

2. А. И. Гусев. Наноматериалы, наноструктуры, нанотехнологии, Москва, Физматлит (2007)

3. Ю. И. Петров. Физика малых частиц, Москва, Наука (1982)

4. С. П. Бардаханов, А. И. Корчагин, Н. К. Куксанов. Докл. АН, 409, № 3 (2006) 320—323

5. В. В. Осипов, О. М. Саматов, М. Г. Иванов, В. В. Платонов, А. М. Мурзакаев. ЖТФ, 74, № 3 (2004) 72—77

6. М. Г. Иванов, Ю. А. Котов, В. П. Комаров, О. М. Саматов, А. В. Сухов. Фотоника, № 3 (2009) 18—20

7. С. В. Заботнов, А. А. Ежов, Л. А. Головань, М. А. Ластовкина, В. И. Панов, В. Ю. Тимошенко, П. К. Кашкаров. ФТП, 41, № 8 (2007) 1017—1020

8. Б. И. Степанов. Докл. АН БССР, V, № 12 (1961) 541—544

9. Б. И. Степанов, В. П. Грибковский. Изв. АН СССР, XXIV, № 5 (1960) 534—538

10. H. Kawazoe, M. Yasukawa, H. Hyodo, M. Kurita, H. Yanagi, H. Hosono. Nature, 389 (1997) 939—942

11. N. Benreguia, A. Barnabe, M. Trar. J. Sol-Gel, Sci. Technol., 75, N 3 (2015) 670—679

12. В. А. Кульбачинский, В. Г. Кытин, Д. Ю. Кондратьева, А. Н. Григорьев, А. А. Каменев, В. А. Амеличев, И. Е. Корсаков. Междунар. журн. прикл. и фундамент. исследований, № 1-2 (2017) 223—227

13. J. Tate, H. L Ju, J. C. Moon, A. Zakutayev, A. P. Richard, J. Russell, D. H. McIntyre. Phys. Rev. B, 80, N 16 (2009) 65206

14. O. J. Dur'a, R. Boada, A. Rivera-Calzada, C. Le'on, E. Bauer, M. A. L'opez de la Torre, J. Chaboy. Phys. Rev. B, 83 (2011) 045202

15. R. D. Shannox, D. B. Rogers, C. T. Prewitt. Inorg. Chem., 10 (1971) 713—718

16. B. U. Kohler, M. Jansen. Z. Anorg. Allg. Chem. B, 543 (1986) 73—80

17. В. К. Гончаров, В. И. Карабань, В. А. Обромецкий. Квант. электрон., 15 (1986) 1235—1240

18. А. П. Менушенков, В. Н. Неволин, В. Н. Петровский. Физические основы лазерной техноло гии, уч. пособие, Москва, МИФИ (2010)

19. В. П. Вейко, Е. А. Шахно. Лазерные технологии в задачах и примерах, уч. пособие, СПб, СПб гос. ун-т информ. технол., механики и оптики (2014)

20. В. М. Самсонов, Н. Ю. Сдобняков. Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования, № 2 (2004) 73—78

21. Н. Ю. Сдобняков, В. М. Самсонов, А. Н. Базулев, Д. А. Новожилова, Д. Н. Соколов. Вестн. Новгород. гос. ун-та имени Ярослава Мудрого. Сер. Тех. науки, № 5 (2017) 43—48

22. Н. А. Романов, А. В. Номоев, С. В. Калашников. Вестн. Бурятского гос. ун-та, № 3 (2013) 93—99

23. Н. Е. Каск, С. В. Мичурин, Г. М. Федоров. Квант. электрон., 33, № 1 (2003) 57—68

24. P. Jensen, A.-L. Barabási, H. Larralde, Sh. Havlin, H. E. Stanley. Phys. Rev. B, 50 (1994) 15316—15330

25. В. М. Юров, В. Ч. Лауринас, С. А. Гученко. Междунар. журн. прикл. и фундамент. исследований, № 1 (2019) 38—42

26. Y. J. Тwи, C. W. S. Conover, Y. А. Yang, L. A. Bloomjield. Phys. Rev. В, 42 (1990) 5306—5316

27. А. А. Лушников, А. В. Пахомов, Г. А. Черняев. ДАН СССР, 292 (1987) 86—88

28. Н. Е. Каск, Г. М. Федоров. Квант. электрон., 20, № 6 (1993) 527—528

29. А. А. Лушников, А. Е. Негин, А. В. Пахомов, Б. М. Смирнов. УФН, 161, № 2 (1991) 113—123

30. Б. М. Смирнов. УФН, 164, № 7 (1994) 665—703

31. Н. Е. Каск. Письма в ЖЭТФ, 60, № 3 (1994) 204—208

32. Х. Баззал, Н. А. Алексеенко, Е. С. Воропай, М. Н. Коваленко, Н. Х. Чинь, А. П. Зажогин. Журн. прикл. спектр., 88, № 1 (2021) 96—103 [Kh. Bazzal, N. A. Alekseenko, E. S. Voropay, M. N. Kovalenko, N. H. Trinh, A. P. Zazhogin. J. Appl. Spectr., 88 (2021) 85—91]

33. Х. Баззал, Е. С. Воропай, А. П. Зажогин, М. П. Патапович. Межвуз. сб. науч. тр. “Физикохимические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов”, вып. 11, Тверь (2019) 48—56

34. Х. Баззал, Н. А. Алексеенко, Е. С. Воропай, М. Н. Коваленко, М. П. Патапович, А. П. Зажогин. Журн. прикл. спектр., 88, № 2 (2021) 211—220 [Kh. Bazzal, N. A. Alekseenko, E. S. Voropay, M. N. Kovalenko, M. P. Patapovich, A. P. Zazhogin. J. Appl. Spectr., 88 (2021) 274—282]

35. С. М. Гарнов, В. И. Климентов, Т. В. Конов, С. В. Кононенко, Ф. Даусингер. Квант. электрон., 25, № 1 (1998) 45—48

36. Г. Е. Беляев, А. М. Величко, В. П. Дубенков, М. Н. Ларичев, А. И. Никитин, А. Е. Шейндлин, Е. И. Школьников, И. В. Янилкин. ТВТ, 50, вып. 6 (2012) 804—809