engleski

Cold plasma assisted laser synthesis of nanoparticles in liquids and applications

U ovom radu proučavali smo utjecaje različitih metoda impregnacije nanočestica na polimere. Ovo istraživanje je potaknuto željom da se pronađe što efikasniji način impregnacije nanočestica na polimere zbog njihovog raznolikog i vrlo korisnog utjecaja. Nanočestice same po sebi polimerima mijenjaju razna optička, fizikalna i kemijska svojstva te se tako mijenja kut močenja, učinkovitost apsorpcije, površinska mikrobiološka svojstva, funkcionalnost itd. S druge strane, tretiranje polimera atmosferskim plazmenim mlazom povećava hrapavost površine, a time najčešće polimeri postaju hidrofilniji, odnosno povećava se efektivna površina koja sudjeluje u impregnaciji nanočestica. Pretpostavka je da ćemo kombiniranjem ta dva procesa poboljšati željenje rezultate i povećati učinkovitost impregnacije polimera nanočesticama. Kako bi mogli impregnirati nanočestice, prvo smo ih sintetizirali metodom laserske ablacije u tekućini. Neke od dobivenih koloidnih otopina nanočestica smo analizirali pomoću spektrofotometra kako bi dobili ovisnosti aprobancije o valnim duljinama. Zanimao nas je kut močenja te smo mjerili kontaktne kuteve svih polimera za razne tekućine (deionizirana voda, koloidne otopine srebra, zlata i aluminija) što nam je dalo podatak o hidrofobnosti samih polimera. Pri procesu sinteze nanočestica laserskom ablacijom u tekućini, snimali smo optičke emisijske spektre plazme koja se stvara interakcijom laserske zrake i mete. Usporedbom spektra laserske ablacije mete na zraku sa Planckovim krivuljama zračenja crnog tijela odredili smo temperaturu mete. Za razliku od spektara laserske ablacije na zraku, koji uz kontinuum imaju jako izražene emisijske linije atoma i iona, spektri laserske ablacije u tekućini su dominantno kontinuirani. Ovi spektri ukazuju na to da u koloidnim otopinama nanočestica, dobivenih laserskom ablacijom u tekućini, prevladavaju nanočestice i njihovi aglomerati, a ne pojedinačni atomi i ioni. Optičke emisijske spektre smo snimali i pri procesu tretiranja polimera atmosferskim plazmenim mlazom. U ovom smo slučaju, uz neke linije atoma, primjetili i molekulske vrpce dušika te linije molekulskog iona dušika. U spektrima se ne vidi velika razlika između plazmenog mlaza na zraku i plazmenom mlaza pri interakciji sa polimerom. Uzorke smo impregnirali nanočesticama pomoću više metoda. Kao kontrolu smo koristili metodu centrifuge jer je to najčešća metoda impregnacije nanočestica. Pri toj metodi, jedan uzorak smo predtretirali plazmenim mlazom kako bi vidjeli postoji li razlika zbog utjecaja plazme. Ispostavilo se da je uzorak predtretiran plazmenim mlazom lakše impregnirati nanočesticama. Druga metoda koju smo koristili je metoda kapanja koloidne otopine na uzorak. Nakon isparavanja otopine, na polimeru ostaju samo nanočestice. Treća metoda impregnacije koju smo koristili je metoda gdje smo na polimer nakapali veću količinu koloidne otopine i tretirali ju plazmenim mlazom sve dok otopina nije isparila. Dobivene uzorke smo analizirali pomoću AFM-a , SEM-a i EDS-a. Iz rezultata se vidi da je najefikasnija metoda impregnacije polimera nanočesticama treća navedena metoda. Na slikama tih uzoraka vidimo najveću hrapavost i najveći broj nanočestica. U metodičkom dijelu rada obrađena je tema ‘Optički linijski spektri’ za 4. razred srednje škole. U ovoj nastavnoj jedinici cilj je upoznati učenike sa pojmom optičkog spektra posebno linijskih spektara. Učenici će naučiti razliku između kontinuiranog, emisijskog i apsorpcijskog optičkog spektra te kakvi izvori svjetlosti daju takve spektre.

Laser synthesis of nanoparticles in liquids ; cold plasma ; atmospheric plasma jet

Rad je djelomično financiran iz HrZZ projekta ‘Dijagnostika interakcije lasera i hladne plazme’ (HrZZ - IP-2013 -11-2753).