激光烧蚀银等离子体特性分析

摘 要：金属纳米材料因具有的独特的表面效应、小尺寸效应和量子效应，使得金属纳米材料在光学、电学、磁学、生物医学、传感等多个方面得到了广泛的开发和利用。其中Au、Ag金属纳米材料因为其具有优良的物理化学特性，逐渐成为基础研究领域的热门方向。文章首先介绍了激光烧蚀法制备银纳米粒的制备方法，通过对银纳米粒子的特性进行分析，描述了其在光学、抗菌、催化等方面的优异特性。最后浅谈了金属纳米材料在催化，磁性，生物学方面的应用及发展前景。

关键词：金属纳米材料；激光烧蚀法；银等离子体

1 激光烧蚀法制备银纳米粒

常规制备纳米粒子的方法主要包括：化学还原方法、电化学还原法、光还原法、金属蒸汽沉积法、磁控溅射法、微波还原法和激光烧蚀法等等。下面针对激光烧蚀法制备银纳米粒子进行简单介绍：这种方法是通过具有高功率密度的激光器对固体靶材表面进行照射，产生高温高压等离子体，根据等离子体的特性可知，其内部具有大量的电子、原子、离子、团簇等复杂结构。

通过改变温度，压强和其他制备环境，可以控制等离子体形成的各种离子团簇，形成具有纳米尺寸的粒子。与传统方法相比，该方法可以获得更高纯度的纳米级别的溶胶，同时还能够在表面形成具有纳米级别的烧蚀坑的靶的形状。该方法的优势在于其对制备环境要求较低，制备的银纳米粒子均匀性好，一般以球状形式存在。

2 银纳米粒子的特性分析

对于制备后的银纳米颗粒的特性研究只要是通过光谱法进行特性分析的，通常采用以下几种光谱分析的方法：（1）紫外-可见吸收光谱法；（2）X射线衍射法；（3）电子显微镜。

由于金属纳米粒子对各个波段的光具有不同的吸收的特点，通常对其进行特性的物理或者化学性质进行定量分析，判断物质结构和化学组成。不同的金属纳米粒子由于表面的形状的不同，导致其表面等离子体共振吸收峰所对应的形态不同，另外由于尺寸上的差异其吸收峰的半高宽也不同，这样我们可以通过吸收峰的三大特性-位置、半高宽和峰值强度表征纳米粒子的情况。若吸收峰当前的位置发生红移，证明纳米粒子颗粒变大，若其半高宽变宽，证明粒子尺寸分布越来越广泛，若峰值强度变大，表明粒子数浓度增大。对于金属纳米粒子Au和Ag纳米颗粒及其外层纳米可层的光学特性的研究，紫外可见光吸收光谱法成为了研究其最简单、方便的方法之一。该方法充分利用了金属纳米粒子在紫外可见光波段具有吸收带的特性，该特性是金属颗粒表面等离子体共振激发导致的。

银纳米粒子的光学性质，当入射波长远大于金属粒子的大小时候，在外部电场的作用下，其内部的粒子内的电子云产生振荡，若电场频率与内部电子云频率一致会发生共振现象，该现象统称为表面等立体共振（SPR）。

银纳米粒子由于它的尺寸效应，使得其表面积能够尽可能的与微生物的表面进行接触的概率增加，相较于传统银系抗菌材料相比，其抗菌特性十分显著。

银纳米粒子也具有催化性质，主要是由于在半导体粒子表面沉积的过量贵金属成为光生电子和空穴的复合中心，而不再是光生电子的捕获陷阱。

3 金属纳米粒子催化，磁性，生物学等方面的应用

由于纳米金属颗粒具有的表面面积大、小尺寸、量子尺寸和宏观隧道效应等特殊的性质，使其在催化、磁、生物医学等方面获得了常规材料无法具备的特殊的优异性质。

催化应用方面：由于纳米粒子的尺寸小，表面接触面积大，表面的键态和电子态与粒子内部不同，表面原子配位不足等导致表面的活性位置增多，吸附能力强，这样的特性使得他具备了催化剂的最基本的条件。

磁性应用方面：实验研究表明，纳米磁性颗粒具有无毒无害、容易奋力的特性，同时由于尺寸和形状的差异，金属纳米粒子具有着不同的磁学特性，纳米级别的磁性材料相较于常规材料磁性会高出很多倍，在磁性材料方面应用前景广阔。

生物医学应用：在医学应用中的治疗方面，由于纳米化的药物的特殊形态，使得他把病变组织与药物的接触面积大大增加，这样可以大大增加药效。同时纳米化的药物可以通过人体中的最小的末梢毛细血管，血脑屏障，使得药物具有很强的靶向性，能够最大限度的对疾病进行定点治疗。

4 结束语

文章通过探讨激光烧蚀银等离子体特性分析，介绍了激光法制备银等离子体纳米粒子的方法，通过对生成的银钠纳米粒子进行分析，进一步深化了银纳米粒子的应用前景。通过对金属纳米粒子催化，磁性，生物学等方面的应用的介绍，使人们对于激光烧蚀银等离子技术的应用有了基本的宏观认识。

参考文献

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*通讯作者：张喜和。

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