افزایش کارایی لیزرهای نوری به کمک نانوذرات اکسید روی

پژوهشگران دانشگاه آزاد اسلامی واحد شهرضا با بهره گیری از روش شیمیایی موفق به تولید نانو ذرات اکسید روی با ساختار منظم شدند.

کد خبر: ۱۱۷۰۶۷۹

تاریخ: ۲۰ اسفند ۱۳۹۲ - ۱۲:۲۶

به گزارش گروه دانش خبرگزاری دانا (دانا خبر) این نانوذرات که در حضور سورفکتانت‌هایی با ماهیت الکترواستاتیکی مختلف و همچنین یون ایندیوم تولید شد؛ علاوه بر اینکه به عنوان یک فتوکاتالیست در حضور نورمرئی، قادر به تبدیل پساب‌های خطرناک صنایع شیمیایی با بازده بالایی به مواد بی اثر است، می‌تواند در صنایع اپتیک به ویژه تولید لیزرها به منظور افزایش کارایی لیزرهای نوری به کار رود.

با توجه به موارد کاربرد فراوان نانو ذرات اکسید روی نظیر صنایع اپتوالکترونیک، تولید حسگرهای مختلف و همچنین به عنوان فتوکاتالیست در تولید هیدروژن و یا تجزیه آلودگی‌های آلی، بهبود فعالیت کاتالیستی آن در حضور نور مرئی به منظور ایجاد پایداری شیمیایی و افزایش فعالیت یکی از چالش‌های موجود در میان محققان است. تا کنون روش‌های مختلفی نظیر استفاده از سیستم‌های نیمه‌هادی هیبریدی جهت اصلاح گسترش جذب این نانوذرات در حضور نور مورد استفاده قرار گرفته است. در این کار تحقیقاتی نیز پژوهشگران به بررسی تاثیر ماهیت الکترواستاتیکی سورفکتانت و یون ایندیوم بر سنتز شیمیایی نانو ذرات اکسید روی و در ادامه اصلاح ساختار و سطح نانو ذرات اکسید روی به منظور بهبود خواص نوری و فتوکاتالیستی این ماده جهت ارتقا عملکرد لیزرهای نوری با نشر آبی و طیف مرئی و همچنین القا قابلیت تجزیه پساب‌های شیمیایی تحت نور مرئی پرداختند.

برای دستیابی به این هدف، محققان این طرح در ابتدا نانو ذرات اکسید روی را با روش شیمیایی و در حضور سورفکتانت‌هایی با ماهیت الکترواستاتیکی مختلف و همچنین یون ایندیوم سنتز نمودند. در ادامه ویژگی ساختاری، سطحی و نوری نانوذرات سنتز شده را مورد مشخصه‌یابی قرار داده و در پایان کاربرد آن را به عنوان فتوکاتالیست جهت فتوتخریب آلاینده 2،4،6-تری کلرو فنول بررسی نمودند.

به گفته مهدی رضاپور، مدیر انجمن شیمی دانشگاه آزاد اسلامی واحد شهرضا، نتایج کار نشان دادند که از لحاظ بنیادی ماهیت الکترواستاتیکی سورفکتانت مانند کاتیونی، آنیونی و غیر یونی بودن آن می‌تواند بر روی ساختار و سطح موثر نانوذرات اکسید روی تاثیر قابل توجهی بگذارد. همچنین می‌توان با وارد ساختن یون ایندیوم به داخل شبکه بلوری اکسید فلزی، خواص ساختاری و نوری نانوذرات اکسید روی را تغییر داد. اکسید روی سنتز شده با خواص ویژه‌ای که دارد می‌تواند جهت فتوتخریب آلاینده‌های شیمیایی به خصوص مشتقات فنول تحت نور مرئی با بازده بالا مورد استفاده قرار گیرد. همچنین ماده سنتز شده نشر فتولومینانس آبی با شدت بالا و همچنین نشر سایر طیف های رنگی مرئی را از خود نشان داد که برای کاربردهای لیزری و نوری مناسب است.

تصویر SEM از نانوساختار سنتز شده با ساختار گل شکل

وی در ادامه افزود:«با توجه به نتایج حاصل شده می‌توان بسته به کاربردهای مختلف ساختار دلخواه نانوذرات را خود را به آسانی تولید نمود. از طرفی نانوذرات تولید شده قابل کاربرد در فرآیند فتوتخریب آلاینده‌های شیمیایی تحت نور مرئی است که ارزان‌تر و ایمن‌تر از نور فرابنفش است. همچنین تولید لیزرهایی با قابلیت نشر نور آبی و رنگ‌های دیگر در طیف مرئی با شدت بالا به کمک این نانوذرات امکان پذیر خواهد بود.»

نتایج این کار تحقیقاتی که حاصل همکاری مهدی رضاپور و دکتر نسرین طالبیان (عضو هیات علمی دانشگاه آزاد اسلامی شهرضا) است در مجله Ceramics Intrenational (جلد 40، ماه ژانویه سال 2014، صفحات 3453 تا 3460) به چاپ رسیده است.