[发明专利]一种利用激光制备材料表面纳米颗粒的方法

说明书

本发明公开了一种利用激光制备材料表面纳米颗粒的方法，涉及材料表面颗粒制备领域，包括如下步骤：步骤1)、将基板置于真空室的移动平台上；所述基板上设有单层石墨烯；步骤2)、用一聚焦的脉宽1.6ns毛细管放电极紫外激光器对基板进行激光烧灼，激光波长为46.9nm，激光被一超环面镜掠入射反射聚焦，超环面镜没有涂层；在基板同一位置进行单发及多发激光脉冲的辐照；步骤3)、经过步骤2)处理的基板的烧蚀区域形成致密的纳米颗粒。在单层石墨烯的辅助下，纳秒极紫外激光器与玻璃衬底基板的相互作用能够诱导纳米颗粒的自形成，纳米颗粒分布在由聚焦EUV激光能量分布控制的烧蚀区域。

技术领域

本发明涉及材料表面颗粒制备领域，具体是一种利用激光制备材料表面纳米颗粒的方法。

背景技术

激光烧蚀是一个复杂的过程，因为光子能量可以转移为各种形式，包括电子能、热能、化学能、机械能等。在不同的机制下，可以获得相应的表面行为，如纳米颗粒和周期性表面结构通过激光加工生成纳米颗粒或纳米结构的形态可以通过调整激光的输出参数来控制。此外，激光照射造成的污染也很小。因此，人们可以得到纯度更高的产品。

在不同的环境下，不同激光产生纳米颗粒的方法有很多。1981年，Smalley等人首次利用激光汽化技术得到了金属团簇，2000年，Z.Paszti等人利用纳秒钕玻璃激光器在Ar气环境下照射铜靶和银靶，获得了小于50nm的纳米颗粒。除了气体环境外，纳米颗粒还可以在液体环境中获得。Stefano Scaramuzza等人研究了利用1.06μm激光在液体溶液中产生亚稳态纳米合金颗粒，分析了化学环境对纳米粒子产生的影响，为获得各种应用的多元素纳米颗粒提供了方法。

近年来，随着超短激光器的发展，基于飞秒激光诱导纳米颗粒也有一定研究进展。激光诱导的纳米颗粒形成强烈地依赖于激光与靶的相互作用过程。到目前为止，用于产生纳米颗粒的激光光源大多为可见光到红外波段。由于短波激光与物质的相互作用过程具有特殊性和复杂性，很少有相关方面的应用。

毛细管放电极紫外激光器是一种亮度高、费用低的小型短波长激光器。

发明内容

发明目的：本发明目的在于针对现有技术中的问题，提供一种利用激光制备材料表面纳米颗粒的方法，利用短波激光与材料的相互作用，使目标的表面形成纳米颗粒。

技术方案：一种利用激光制备材料表面纳米颗粒的方法，包括如下步骤：

步骤1)、将基板置于真空室的移动平台上；所述基板上设有单层石墨烯；

步骤2)、用一聚焦的脉宽1.6ns毛细管放电极紫外激光器对基板进行激光烧灼；

具体参数为：激光波长为46.9nm，激光被一超环面镜掠入射反射聚焦，超环面镜没有涂层，在基板同一位置进行单发或多发激光脉冲的辐照；

步骤3)、经过步骤2)处理的基板的烧蚀区域形成致密的纳米颗粒。

进一步的，所述步骤2)中，多发激光脉冲的辐照的发数为2-25次。

进一步的，所述步骤2)中，激光被一超环面镜掠入射反射聚焦的平均能量密度为500mJ/cm²。

进一步的，所述基板为玻璃基板。

进一步的，所述纳米颗粒由基板材料形成。

进一步的，所述纳米颗粒的形状为锥形，所述纳米颗粒的高度小于100nm，所述纳米颗粒的直径小于100nm；所述纳米颗粒的高度随激光烧蚀次数的增加而减小。

进一步的，所述纳米颗粒的高度分布标准差随着激光烧蚀次数的增加而增大。

进一步的，单次激光烧蚀产生纳米颗粒的平均高度为75nm。