Совместное исследование немецких вузов позволило совершить прорыв в производительности лазерного синтеза наночастиц

Репортаж от Wedoany，Совместное исследование Мюнхенского университета прикладных наук и Университета Дуйсбурга-Эссена позволило совершить прорыв в области лазерного синтеза наночастиц. В своей докторской диссертации исследователь д-р Максимилиан Шпераге систематически изучил механизмы лазерного синтеза наночастиц в жидкости и достиг двух ключевых результатов: максимальная удельная производительность лазерной абляции золота в жидкости достигла 75 миллиграммов в час на ватт, что почти в три раза превышает предыдущий рекорд в 21 мг/ч/Вт; а производительность фрагментации отдельных микрочастиц достигла 720 мг/ч/Вт, увеличившись примерно на порядок.

В ходе исследования с помощью экспериментов с одиночными импульсами были исключены такие мешающие факторы, как пузырьки и уже существующие частицы, а с помощью измерений пропускания и отражения, а также микроскопии с накачкой-зондированием был отслежен полный процесс взаимодействия лазерного излучения с веществом. Шпераге обнаружил, что при абляции золота в жидкости существуют два механизма формирования: испаренный материал конденсируется в мельчайшие частицы размером менее десяти нанометров, в то время как механическое отслаивание поверхностного слоя приводит к образованию более крупных частиц размером в десятки нанометров. Эффективность в жидкой среде примерно в четыре раза ниже, чем в воздухе, часть аблированного материала оседает обратно. Кроме того, при исследовании фрагментации отдельных микрочастиц золота он выявил три механизма: фототермический взрыв, отслаивание и фокусировку давления. При этом фокусировка давления усиливает локальное давление за счет суперпозиции волн давления, способствуя фрагментации частиц. Около двух процентов поглощенной энергии преобразуется в новую поверхность частиц, что значительно выше, чем 0,1 процента при абляции твердого тела.

Шпераге отметил: «Результаты показывают, что фрагментация отдельных частиц энергетически значительно более эффективна, чем абляция твердого тела в жидкости. В то же время они проясняют, какие физические механизмы определяют размер частиц — и как мы можем целенаправленно контролировать эти размеры в будущем». Данное исследование не требует химических добавок, соответствует принципам «зеленой» химии и имеет перспективы применения в таких областях, как катализ и устойчивая энергетика. 23 апреля 2026 года за эту диссертацию Шпераге был удостоен премии Оскара фон Миллера Мюнхенского университета прикладных наук.

Данный материал скомпилирован платформой Wedoany. При цитировании материалов, созданных с помощью искусственного интеллекта (ИИ), необходимо обязательно указывать источник — «Wedoany». В случае выявления нарушения прав или иных проблем просим своевременно информировать нас. Сайт оперативно внесёт изменения или удалит материал.Электронная почта: news@wedoany.com