激光燒蝕銀等離子體特性分析

摘 要：金屬納米材料因具有的獨特的表面效應、小尺寸效應和量子效應，使得金屬納米材料在光學、電學、磁學、生物醫(yī)學、傳感等多個方面得到了廣泛的開發(fā)和利用。其中Au、Ag金屬納米材料因為其具有優(yōu)良的物理化學特性，逐漸成為基礎研究領域的熱門方向。文章首先介紹了激光燒蝕法制備銀納米粒的制備方法，通過對銀納米粒子的特性進行分析，描述了其在光學、抗菌、催化等方面的優(yōu)異特性。最后淺談了金屬納米材料在催化，磁性，生物學方面的應用及發(fā)展前景。

關鍵詞：金屬納米材料；激光燒蝕法；銀等離子體

1 激光燒蝕法制備銀納米粒

常規(guī)制備納米粒子的方法主要包括：化學還原方法、電化學還原法、光還原法、金屬蒸汽沉積法、磁控濺射法、微波還原法和激光燒蝕法等等。下面針對激光燒蝕法制備銀納米粒子進行簡單介紹：這種方法是通過具有高功率密度的激光器對固體靶材表面進行照射，產(chǎn)生高溫高壓等離子體，根據(jù)等離子體的特性可知，其內(nèi)部具有大量的電子、原子、離子、團簇等復雜結(jié)構(gòu)。

通過改變溫度，壓強和其他制備環(huán)境，可以控制等離子體形成的各種離子團簇，形成具有納米尺寸的粒子。與傳統(tǒng)方法相比，該方法可以獲得更高純度的納米級別的溶膠，同時還能夠在表面形成具有納米級別的燒蝕坑的靶的形狀。該方法的優(yōu)勢在于其對制備環(huán)境要求較低，制備的銀納米粒子均勻性好，一般以球狀形式存在。

2 銀納米粒子的特性分析

對于制備后的銀納米顆粒的特性研究只要是通過光譜法進行特性分析的，通常采用以下幾種光譜分析的方法：（1）紫外-可見吸收光譜法；（2）X射線衍射法；（3）電子顯微鏡。

由于金屬納米粒子對各個波段的光具有不同的吸收的特點，通常對其進行特性的物理或者化學性質(zhì)進行定量分析，判斷物質(zhì)結(jié)構(gòu)和化學組成。不同的金屬納米粒子由于表面的形狀的不同，導致其表面等離子體共振吸收峰所對應的形態(tài)不同，另外由于尺寸上的差異其吸收峰的半高寬也不同，這樣我們可以通過吸收峰的三大特性-位置、半高寬和峰值強度表征納米粒子的情況。若吸收峰當前的位置發(fā)生紅移，證明納米粒子顆粒變大，若其半高寬變寬，證明粒子尺寸分布越來越廣泛，若峰值強度變大，表明粒子數(shù)濃度增大。對于金屬納米粒子Au和Ag納米顆粒及其外層納米可層的光學特性的研究，紫外可見光吸收光譜法成為了研究其最簡單、方便的方法之一。該方法充分利用了金屬納米粒子在紫外可見光波段具有吸收帶的特性，該特性是金屬顆粒表面等離子體共振激發(fā)導致的。

銀納米粒子的光學性質(zhì)，當入射波長遠大于金屬粒子的大小時候，在外部電場的作用下，其內(nèi)部的粒子內(nèi)的電子云產(chǎn)生振蕩，若電場頻率與內(nèi)部電子云頻率一致會發(fā)生共振現(xiàn)象，該現(xiàn)象統(tǒng)稱為表面等立體共振（SPR）。

銀納米粒子由于它的尺寸效應，使得其表面積能夠盡可能的與微生物的表面進行接觸的概率增加，相較于傳統(tǒng)銀系抗菌材料相比，其抗菌特性十分顯著。

銀納米粒子也具有催化性質(zhì)，主要是由于在半導體粒子表面沉積的過量貴金屬成為光生電子和空穴的復合中心，而不再是光生電子的捕獲陷阱。

3 金屬納米粒子催化，磁性，生物學等方面的應用

由于納米金屬顆粒具有的表面面積大、小尺寸、量子尺寸和宏觀隧道效應等特殊的性質(zhì)，使其在催化、磁、生物醫(yī)學等方面獲得了常規(guī)材料無法具備的特殊的優(yōu)異性質(zhì)。

催化應用方面：由于納米粒子的尺寸小，表面接觸面積大，表面的鍵態(tài)和電子態(tài)與粒子內(nèi)部不同，表面原子配位不足等導致表面的活性位置增多，吸附能力強，這樣的特性使得他具備了催化劑的最基本的條件。

磁性應用方面：實驗研究表明，納米磁性顆粒具有無毒無害、容易奮力的特性，同時由于尺寸和形狀的差異，金屬納米粒子具有著不同的磁學特性，納米級別的磁性材料相較于常規(guī)材料磁性會高出很多倍，在磁性材料方面應用前景廣闊。

生物醫(yī)學應用：在醫(yī)學應用中的治療方面，由于納米化的藥物的特殊形態(tài)，使得他把病變組織與藥物的接觸面積大大增加，這樣可以大大增加藥效。同時納米化的藥物可以通過人體中的最小的末梢毛細血管，血腦屏障，使得藥物具有很強的靶向性，能夠最大限度的對疾病進行定點治療。

4 結(jié)束語

文章通過探討激光燒蝕銀等離子體特性分析，介紹了激光法制備銀等離子體納米粒子的方法，通過對生成的銀鈉納米粒子進行分析，進一步深化了銀納米粒子的應用前景。通過對金屬納米粒子催化，磁性，生物學等方面的應用的介紹，使人們對于激光燒蝕銀等離子技術(shù)的應用有了基本的宏觀認識。

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*通訊作者：張喜和。