Особенности получения и свойства кварцевых золь-гель стекол, содержащих наночастицы восстановленных металлов

Abstract

Методами оптической спектроскопии, атомно-силовой микроскопии и рентгенофазового анализа изучены процессы формирования наночастиц восстановленных металлов и биметаллов контролируемой концентрации в структуре высококремнеземных стекол. Для высококремнеземных ксерогелей и стекол, содержащих наночастицы восстановлен­ных Cu°, Ag° и Ni°, предложен и апробирован в лабораторных условиях механизм кон­центрационного «выращивания» наночастиц как в матрице, так и на поверхности форми­руемых SiO2-матриц (при их последовательной термообработке сначала в нейтральной, а затем в восстановительной газовой атмосфере), что позволило получить оптически однородные материалы с новыми оптическими и нелинейно-оптическими характеристиками. SiO2-стекла, содержащие наночастицы восстановленных Cu° и Ni°, предложено ис­пользовать для получения составных отрезающих фильтров УФ- и видимого диапазона длин волн, отличающихся от существующих аналогов повышенной термической и хи­мической стойкостью. Предложено, что высококремнеземные стекла, допированные биметаллическими на-ночастицами состава - Cu° : Ag°, являются новыми нелинейно-оптическими средами, по­зволяющими управлять положением максимума плазмонного резонанса в зависимости от условий получения стекол, что делает возможным проводить с помощью методов лазер­ной физики фундаментальные исследования, связанные с положением этого максимума.

Using the methods of spectroscopy, atomic-force microscopy an X-Ray phase analysis the processes of the formation of nanoparticles of reduced metals and bimetals of the controlled concentration are studied in the structure of high-silica glasses. For high-silica xerogels and glasses containing the particles of reduced Cuo, Ago, Nio, the mechanism of concentration growing of nanoparticles in the matrix, as well as on the surface of the SiO2 matrixes being formed (during their progressive heat treatment first in neutral atmosphere and then in reduc­ing gaseous atmosphere) is proposed and tested in laboratory conditions. This enabled to pro­duce optically homogenous materials with new optical and nonlinear -optical characteristics. SiO2 - glasses containing nanoparticles of the reduced Cuo and Nio are proposed to be used for producing composite cut filters for UV and visible range of wavelength different from the existing analogues by improved thermal and chemical resistance. It is proposed that high-silica glasses doped with bimetal nanoparticles of the Cu°: Ag° composition are new nonlinear-optical media enabling to control the position of plasmon reso­nance peak depending on the conditions of producing glass which makes possible to carry out fundamental research connected with the position of this peak with the use of the laser physics methods.