تهیه نانوذرات پنتاکسید تانتال به روش کندوسوز لیزری و طراحی نانوسنسور به عنوان کاربرد آن

محورهای موضوعی : نانومواد

مریم یوسفی ¹ (دانشگاه آزاد اسلامی، واحد علوم و تحقیقات تهران، گروه فیزیک، تهران، ایران)
محمدرضا حنطه‌زاده ² (دانشگاه آزاد اسلامی، واحد علوم و تحقیقات تهران، گروه فیزیک، تهران، ایران)

تاریخ دریافت : 1401/11/27 تاریخ پذیرش : 1401/11/27 تاریخ انتشار : 1401/11/01

کلید واژه: نانوذرات پنتاکسید تانتال, کندوسوز لیزری, نانوسنسور,

چکیده مقاله :

در این مطالعه، نانوذرات پنتاکسید تانتال به روش کندوسوز لیزری تولید شدند و سپس توسط SEM، پراکندگی دینامیکی نور، XRD، طیف‌سنجی پراکندگی انرژی اشعه X، FTIR، طیف‌سنجی رامان، طیف‌سنجی فوتولومینسانس آنالیز شدند. اندازه متوسط نانوذرات پنتاکسید تانتالوم برای نمونه سنتز شده nm ۱۲۳ بدست آمد. بعد از مقایسه اندازه نانوذرات توسط آنالیزهای DLS و TEM به این نتیجه می‌رسیم که اندازه نانوذرات از آنالیز TEM بسیار کوچکتر از اندازه‌گیری شعاع هیدرودینامیکی توسط آنالیز DLS است. تجزیه و تحلیل XRD تایید کرد نانوذرات Ta2O5در فرآیند کندوسوز لیزری در آب دیونیزه تشکیل شدند و تنها قله مشاهده شده مربوط به ساختار اورتورومبیک Ta2O5 با شاخص میلر ۱۱۰ است. در آنالیز FESEM، تعداد زیادی از نانوذرات با اندازه‌های مختلف که به هم چسبیده‌اند نشان داده می‌شود. آنالیز EDX نشان داد که قله‌های مربوط به عناصر تانتالوم واکسیژن به وضوح دیده شده است. گروه‌های عملکردی روی سطح نانوذرات را توسط آنالیزهای FTIR و Raman بررسی کردیم. با توجه به داده‌های FTIR و EDX، نتیجه می‌گیریم که نانوذرات Ta2O5 تولید شده‌اند. سه قله متمایز در 300، 430 و nm 520، منطبق با انتشار Ta2O5، بوسیله آنالیزPL نشان داده شد.علاوه بر این به عنوان کاربرد این نانوذرات، نانوسنسور گازی با گریتینگ Ta2O5-گرافن، برای تشخیص گازها و بیومولکول‌های موجود در هوا طراحی شد و در شبیه‌سازی آن توسط نرم‌افزار Comsol Multiphysics نتایج قابل قبولی بدست آمد.

منابع و مأخذ:

• Moniri, M.R. Hantehzadeh, M. Ghoranneviss, M. Asadi Asadabad, Optical and Quantum Electronics, 49, 2017, 174.


• Mornet, S. Vasseur, F. Grasset, E. Duguet, Journal of Materials Chemistry, 14, 2004, 2161.


• Azadi Kenari, S. Moniri, M.R. Hantehzadeh, D. Dorranian, M. Ghoranneviss, Journal of Modern Optics, 65, 2017, 899.


• Moniri, M. Ghoranneviss, M.R. Hantehzadeh, M. Asadi Asadabad, Soft Materials, 15, 2017, 153.


• Baruwati, R.S.Varma, Crystal Growth and Design, 10, 2010, 3424.


• V. Barmina, M. Barberoglu, V. Zorba, A.V. Simakin, E. Stratakis, K. Fotakis, G.A. Shafeev, Quant. Electron, 39, 2009, 89.


• Mohandas, N. Oskolkov, M.T. McMahon, P. Walczak, M. Janowski, Acta Neurobiologiae Experimentalis, 74, 2014, 188.


• Moniri, M. Ghoranneviss, M.R. Hantehzadeh, M. Asadi Asadabad, Bulletin of Materials Science, 40, 2017, 37.


• Cristoforetti, E. Pitzalis, R Spiniello, R. Ishak, M. Muniz-Miranda, Journal of Physical Chemistry C, 115, 2011, 5073.


• Xiao, P. Liu, Y. Liang, H.B. Li, G.W. Yang, Journal of Applied Physics, 114, 2013, 73513.


• Z. Lin, P. Liu, J.M. Yu, G.W. Yang, J Phys Chem C, 113, 2009, 17543.


• Liang, P. Liu, J. Xiao, H.B. Li, C.X. Wang, G.W. Yang, Laser Phys. Lett, 11, 2014, 56001.


• Liang, P. Liu, H.B. Li, G.W. Yang, Cryst. Eng. Comm, 14, 2012, 3291.


• Moniri, M. R. Hantehzadeh, M. Ghoranneviss, M. Asadi-Asadabad, Applied Physics A, 123, 2017, 684.


• Compagnini, M. Sinatra, P. Russo, G.C. Messina, O. Puglisi, S. Scalese, Carbon, 50, 2012, 2347.


• Xiao, P. Liu, C. Wang, G. Yang, Progress in Materials Science, 87, 2017, 140.


• Meidanchi, A. Jafari, Optics and Laser Technology, 111, 2019, 89.


• H. Stuart, "Infrared Spectroscopy: Fundamentals and Applications", John Wiley, 2004.


• Fazio, A.M. Mezzasalma, G. Mondio, F. Neri, R. Saija, Appl. Surf. Sci, 272, 2013, 30.


• Yu, J. Nan, H. Zeng, Appl. Surf. Sci, 402, 2017, 330.


• Xing, B. Yan, Z. Yuan, K. Sun, RSC Advances, 6, 2016, 59081.


• C. Sheng-hai, Yanan, Y. Hai-Ping, J. Sheng-Ming, Transactions of Nonferrous Metals Society of China, 19, 2009, 1504.


• E. Fileti, M.A. Castro, S. Canuto, Chemical Physics Letters, 452, 2008, 54.


• S. Devan, C.L. Lin, S.Y. Gao, C.L. Cheng, Y. Liou, Y.R. Ma, Chemistry, Chemical Physics, 13, 2011, 13441.


• A. Maier, "Plasmonics: Fundamentals and Applications", Springer, 2007.


• Yousefi, N. Mozaffari, H. Shirkani, Physica E, 135, 2021, 114987.


• Wu, H. Chu, W. Koh, E.P. Li, Optics Express, 18, 2010, 14395.


• N.D. Samsuri, W.M. Mukhtar, A.R. Abdul Rashid, K.A. Dasuki, EPJ Web of Conferences, 162, 01002, 2017.