Snelle en eenvoudige voorbereiding van kleine metalen nanodeeltjes door middel van een microchiplaser

Gepulseerde laserablatie in vloeistof (PLAL) is een betrouwbare en veelzijdige techniek voor het produceren van metalen nanodeeltjes (NP’s) in oplossing. De voordelen ervan, waaronder de afwezigheid van reductiemiddelen, operationele eenvoud, hoge zuiverheid zonder zuiveringsstappen en omgevingscondities, maken het een voorkeurskeuze boven conventionele metaal-NP-bereidingsbenaderingen zoals de chemische reductiemethode.

De wijdverbreide acceptatie van PLAL in wetenschappelijke en industriële onderzoeksgebieden getuigt van het nut ervan. De omvang en onderhoudskosten van traditionele laserbronnen vormen echter aanzienlijke uitdagingen voor laboratoria, vooral voor laboratoria die niet gespecialiseerd zijn in laserwetenschap.

Professoren Hidehiro Sakurai, Yumi Yakiyama en hun team aan de Universiteit van Osaka erkenden deze hindernissen en richtten hun aandacht op het microchip-lasersysteem (MCL). MCL is ontwikkeld door de Taira-groep van het Institute of Molecular Science (IMS) en is een compact gigantische-pulslasersysteem met een laag energieverbruik en een korte holtelengte van minder dan 10 mm, waardoor het zeer geschikt is voor standaard organische syntheselaboratoria.

Ondanks het voordeel van zijn omvang was de toepasbaarheid van de specificaties van MCL – vooral de kleine pulsenergie – op PLAL van een Au-doel onbekend. Het onderzoeksteam wilde begrijpen hoe de verschillen in instrumentele specificaties bijdragen aan de resultaten van PLAL van Au, met als doel de benchtopsynthese en de directe toepassing van NP’s voor katalytische doeleinden te bevorderen.

In hun onderzoek gepubliceerd in het journaal Industriële chemie en materialengebruikte het team MCL voor PLAL van Au, waarbij de nadruk lag op de effecten van kleine laserpulsenergie (0,5 mJ), korte pulsduur (0,9 ns) en lage herhalingsfrequentie (10 Hz) op de ablatie-efficiëntie. Uit de resultaten bleek dat MCL een relatief hoge ablatie-efficiëntie vertoonde, ondanks dat het een veel kleinere pulsenergie had vergeleken met conventionele lasers met een hoger vermogen (25 mJ/puls, 12 ns duur, 10 Hz).

“Onze studie biedt nieuwe inzichten in de bereiding van Au NP’s met behulp van het compacte MCL-systeem. Belangrijk is dat het wegen opent voor het directe gebruik van zeer reactieve NP’s bereid door MCL bij de ontwikkeling van nieuwe katalytische reacties binnen standaard synthetische chemielaboratoria, ” zei Sakurai. .

Het onderzoeksteam bestaat uit Barana Sandakelum Hettiarachchi, Yusuke Takaoka, Yuta Uetake, Yumi Yakiyama en Mihoko Maruyama, Yusuke Mori, Hiroshi Y. Yoshikawa en Hidehiro Sakurai van de Universiteit van Osaka; en Hwan Hong Lim en Takunori Taira van het Institute of Molecular Science.