Исследование влияния концентрации наночастиц Ni на лазерный пробой водных растворов Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»

Исследование влияния концентрации наночастиц N1 на лазерный пробой водных растворов

И.В. Баймлер1'2, А.В. Симакин1, С.В. Гудков1'2

Институт общей физики им. А.М. Прохорова, РАН, Москва, Россия 2Московский физико-технический институт, Долгопрудный, Московская обл., Россия

s_makariy@rambler. ru

Облучение водных растворов лазерным излучением достаточно высокой мощности может приводить к т.н. оптическому пробою в жидкости [1,2]. Известно, что добавление примесей в раствор приводит к значительному росту вероятности пробоя [3]. Процесс лазерного пробоя водных растворов наночастиц представляет собой комплексное явление, сопровождающееся многочисленными физико-химическими явлениями [4]. Актуальным в данный момент направлением при изучении лазерного пробоя в воде является исследование влияния концентрации примесей на сопутствующие физико-химические процессы. В работе исследованы зависимости скоростей генерации продуктов диссоциации молекул воды - H2O2, 'OH, H2,O2 от концентрации наночастиц Ni. Показано, как меняются оптические параметры плазмы - число пробоев, яркость вспышек, среднее расстояние между пробоями и средний размер пробоя от времени облучения и концентрации наночастиц Ni. Изучен процесс формирования ударных волн при лазерном пробое, исследованы зависимости интегральных характеристик акустических сигналов от времени облучения и концентрации наночастиц.

й

B

:н2°2 ^ гЧ ■ |ля" oh ^

fl^Mi ЕпдЛШ

Au Zr Mo Fe Ni Au Zr Mo Fe Ni

s"1@ -H2 щ f«- O2 ПЩ

iMl Ш11

РИС.1. Влияние материала наночастиц на процессы генерации. (A) -скорость генерация перекиси водорода, (B) -Скорость генерации гидроксильных радикалов, (C) - скорость генерации молекулярного водорода, (D) - скорость генерации молекулярного кислорода.

Исследование было выполнено при поддержке гранта Министерства науки и высшего образования Российской Федерации для проведение крупных научных проектов по приоритетным направлениям научно-технологического развития (075-15-2020-775). Исследование частично профинансировано Российским Фондом Фундаментальных Исследований (19-02-00061) и грантом Президента Российской Федерации (MD-2128.2020.11).

[1] Lauterborn, W., High-speed photography of laser-induced breakdown in liquids, Applied Physics Letters, 21(1), 27-29, (1972)

[2] Bunkin N. F., Bunkin F. V., The new concepts in the optical breakdown of transparent liquids, Laser Phys. 3(1), 63, (1993)

[3] Docchio, F., Avigo, A., & Palumbo, R., Characteristics of optical breakdown in ultrapure water induced by nanosecond Nd: YAG laser pulses, EPL (Europhysics Letters), 15(1), 69, (1991)

[4] Simakin, A. V., Astashev, M. E., Baimler, I. V., Uvarov, O. V., Voronov, V. V., Vedunova, M. V. & Gudkov, S. V. (2019). The Effect of Gold Nanoparticle Concentration and Laser Fluence on the Laser-Induced Water Decomposition, The Journal of Physical Chemistry B, 123(8), 1869-1880, (2019)

S и

Z 0

Au

Zr

Mo

Fe

Ni

Au

Zr

Mo

Fe

Ni