Artigo de método

Nanopartículas e nanoestruturas ultrarrápidas abladas a laser para aplicações de sensoriamento baseado em espalhamento Raman aprimorado por superfície

DOI:

10.3791/65450

⸱

16 de junho de 2023

 ,  ,  , 
1Advanced Centre for Research in High Energy Materials (ACRHEM), DRDO Industry Academia - Centre of Excellence (DIA-COE), University of Hyderabad

Neste artigo

Resumo

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A ablação ultrarrápida a laser em líquido é uma técnica precisa e versátil para sintetizar nanomateriais (nanopartículas [NPs] e nanoestruturas [NSs]) em ambientes líquido/ar. Os nanomateriais ablados a laser podem ser funcionalizados com moléculas Raman-ativas para aumentar o sinal Raman de analitos colocados sobre ou perto dos NSs/NPs.

Resumo

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A técnica de ablação a laser ultrarrápida em líquidos evoluiu e amadureceu na última década, com várias aplicações iminentes em vários campos, como sensoriamento, catálise e medicina. A característica excepcional desta técnica é a formação de nanopartículas (coloides) e nanoestruturas (sólidos) em um único experimento com pulsos de laser ultracurtos. Temos trabalhado nesta técnica nos últimos anos, investigando seu potencial usando a técnica de espalhamento Raman aprimorado por superfície (SERS) em aplicações de sensoriamento de materiais perigosos. Substratos ultrarrápidos ablados-a laser (sólidos e coloides) podem detectar várias moléculas de analitos nos níveis traços/forma de mistura, incluindo corantes, explosivos, pesticidas e biomoléculas. Aqui, apresentamos alguns dos resultados alcançados usando as metas de Ag, Au, Ag-Au e Si. Otimizamos as nanoestruturas (NSs) e nanopartículas (NPs) obtidas (em líquidos e ar) usando diferentes durações de pulso, comprimentos de onda, energias, formas de pulso e geometrias de escrita. Assim, vários NSs e NPs foram testados quanto à sua eficiência em detectar numerosas moléculas de analitos usando um espectrômetro Raman simples e portátil. Essa metodologia, uma vez otimizada, abre caminho para aplicações de sensoriamento em campo. Discutimos os protocolos em (a) síntese dos NPs/NSs via ablação a laser, (b) caracterização dos NPs/NSs e (c) sua utilização nos estudos de sensoriamento baseados em SERS.

Introdução

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A ablação a laser ultrarrápida é um campo em rápida evolução de interações laser-material. Pulsos de laser de alta intensidade com durações de pulso na faixa de femtossegundo (fs) a picossegundo (ps) são usados para gerar ablação precisa do material. Em comparação com os pulsos de laser de nanossegundos (ns), os pulsos de laser ps podem aplacar materiais com maior precisão e exatidão devido à sua menor duração de pulso. Eles podem gerar menos danos colaterais, detritos e contaminação do material ablado, devido a menos efeitos térmicos. No entanto, os lasers ps são tipicamente mais caros do que os lasers ns e precisam de conhecimentos especializados para operação e manutenção. Os pulsos de laser ultrarrápidos permitem um controle preciso sobre a deposição de energia, o que leva a danos térmicos altamente localizados e minimizados ao material circundante. Além disso, a ablação ultrarrápida a laser pode levar à geração de nanomateriais únicos (ou seja, surfactantes/agentes de tampamento não são obrigatórios durante a produção de nanomateriais). Portanto, podemos denominar este método de síntese/fabricação verde 1,2,3. Os mecanismos da ablação a laser ultrarrápida são intrincados. A técnica envolve diferentes processos físicos, como (a) excitação eletrônica, (b) ionização e (c) geração de plasma denso, que resulta na ejeção de material da superfície4. A ablação a laser é um processo simples de etapa única para produzir nanopartículas (NPs) com alto rendimento, distribuição de tamanho estreita e nanoestruturas (NSs). Naser et al.5 realizaram uma revisão detalhada dos fatores que influenciam a síntese e produção de PNs através do método de ablação a laser. A revisão abordou vários aspectos, como os parâmetros de um pulso de laser, as condições de focalização e o meio de ablação. A revisão também discutiu seu impacto na produção de uma ampla gama de NPs usando o método de ablação a laser em líquido (LAL). Os nanomateriais ablados-laser são materiais promissores, com aplicações em vários campos como catálise, eletrônica, sensoriamento, biomédica, divisão de água 6,7,8,9,10,11,12,13,14.

O espalhamento Raman aprimorado por superfície (SERS) é uma poderosa técnica de sensoriamento analítico que aumenta significativamente o sinal Raman de moléculas de sonda/analito adsorvidas em NSs/NPs metálicos. O SERS é baseado na excitação de ressonâncias de plásmons de superfície em NPs/NSs metálicos, o que resulta em um aumento significativo no campo eletromagnético local próximo às nanocaracterísticas metálicas. Este campo melhorado interage com as moléculas adsorvidas na superfície, aumentando significativamente o sinal Raman. Essa técnica tem sido utilizada para detectar vários analitos, incluindo corantes, explosivos, pesticidas, proteínas, DNA e drogas15,16,17. Nos últimos anos, avanços significativos foram feitos no desenvolvimento de substratos SERS, incluindo o uso de NPs metálicos de diferentes formas 18,19 (nanobastões, nanoestrelas e nanofios), NSs híbridos20,21 (uma combinação do metal com outros materiais como Si22,23, GaAs 24, Ti 25, grafeno 26, MOS227, Fe 28, etc.), bem como substratos flexíveis29,30 (papel, tecido, nanofibra, etc.). O desenvolvimento dessas novas estratégias nos substratos abriu novas possibilidades para o uso do SERS em diversas aplicações em tempo real.

Este protocolo discute a fabricação de NPs de Ag usando um laser de ps em diferentes comprimentos de onda e NPs de liga de Ag-Au (com diferentes proporções de alvos de Ag e Au) fabricados usando a técnica de ablação a laser em água destilada. Além disso, micro/nanoestruturas de silício são criadas usando um laser fs sobre silício no ar. Esses NPs e NSs são caracterizados usando absorção ultravioleta (UV)-visível, microscopia eletrônica de transmissão (MET), difração de raios X (DRX) e microscopia eletrônica de varredura por emissão de campo (MEEM). Além disso, a preparação dos substratos SERS e das moléculas do analito são discutidas, seguida da coleta dos espectros Raman e SERS das moléculas do analito. A análise dos dados é realizada para determinar o fator de realce, a sensibilidade e a reprodutibilidade dos NPs/NSs ablados a laser como sensores potenciais. Adicionalmente, estudos típicos de SERS são discutidos, e o desempenho de substratos híbridos em SERS é avaliado. Especificamente, descobriu-se que a sensibilidade SERS das promissoras nanoestrelas de ouro pode ser aumentada aproximadamente 21 vezes usando silício estruturado a laser em vez de superfícies planas (como Si/vidro) como base.

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Protocolo

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Um fluxograma de protocolo típico da aplicação de NPs ou NSs ablados ultrarrápidos na detecção de traços de moléculas via SERS é mostrado na Figura 1A.

1. Sintetizando NPs/NSs metálicos

NOTA: Dependendo do requisito/aplicação, escolha o material alvo, o líquido circundante e os parâmetros de ablação a laser.
Aqui:
Materiais alvo: Ag
Líquido circundante: 10 mL de DI
Parâmetros do laser: 355/532/1064 nm; 30 PS; 10 Hz; 15 mJ
Lente de focagem: Lente plano-convexa (distância focal: 10 cm)
Parâmetros do estágio: 0,1 mm/s ao longo das direções X e Y

  1. Limpeza da amostra antes da ablação a laser
    1. Execute a limpeza ultra-sônica (40 kHz, 50 W, 30 °C) da superfície alvo usando acetona por 15 min, que remove vários materiais orgânicos, incluindo óleos, graxas e ceras.
    2. Em seguida, submeta a superfície à limpeza ultrassônica com etanol por mais 15 minutos para remover contaminantes polares, como sais e açúcares.
    3. Finalmente, limpe a superfície com água deionizada (DW) usando limpeza ultra-sônica por 15 minutos para remover quaisquer vestígios remanescentes de solventes ou contaminantes da superfície da amostra.
      NOTA: Estes passos ajudarão a eliminar quaisquer impurezas indesejadas que possam estar presentes na superfície, garantindo uma análise precisa.
  2. Medição do peso da amostra
    1. Medir o peso da amostra antes da ablação.
    2. Realizar o experimento de ablação a laser na amostra.
    3. Medir o peso da amostra novamente após o experimento de ablação.
    4. Comparando o peso da amostra antes e após a ablação, estime a quantidade de material que foi removido durante o experimento. Essas informações serão úteis na análise das propriedades do material ablado, como a concentração e o rendimento dos produtos ablados.
  3. Ajuste os parâmetros do laser
    1. Ajuste a potência do laser de entrada de forma que ela seja maior do que o limiar de ablação da amostra. Aqui, uma potência de entrada de ~150 mW foi usada para a ablação a laser ps do alvo Ag.
      NOTA: O limiar refere-se à energia mínima por unidade de área necessária para aquecer o material alvo até ao ponto em que é vaporizado e convertido em plasma.
    2. Combine um polarizador e uma placa de meia onda para ajustar a energia do pulso do laser. A Figura 1B mostra o esquema da ablação ultrarrápida a laser.
  4. Ajustes de foco do laser na superfície da amostra
    1. Focalize o feixe de laser na amostra usando uma lente de focalização para abater a superfície do material.
    2. Ajuste o foco do laser na amostra manualmente usando um estágio de translação na direção Z, observando o plasma brilhante produzido e o som de estalo emanado.
      NOTA: Para visualizar o plasma gerado durante os experimentos de ablação a laser, as fotografias de ambas as configurações são fornecidas na Figura 2A: (i) ablação a laser no ar e (ii) ablação a laser no líquido (LAL).
  5. Diferentes tipos de foco
    NOTA: A óptica de focalização pode ajudar a aumentar a densidade de energia do feixe de laser (formação de plasma) na superfície da amostra, levando a uma ablação mais eficiente. Vários tipos de óptica de focalização podem ser usados, como lentes plano-convexas, axicon31, lentes cilíndricas, etc.
    1. Use óptica de focalização para focalizar o feixe de laser na amostra, dependendo dos requisitos específicos, como alcançar diferentes profundidades de ablação, permitindo um melhor controle sobre a síntese de NPs/NSs. A Figura 2B mostra as três condições de focalização usadas no LAL.
      NOTA: Ajustar o foco do laser na amostra na ablação a laser requer certas precauções para garantir a segurança e a precisão.
    2. Verifique e mantenha o equipamento usado para manipular o foco do laser para garantir que ele funcione corretamente.
    3. Ajuste o foco do laser com segurança e precisão para minimizar o risco de lesões ou danos ao equipamento.
      NOTA: A escolha da distância focal das lentes depende do material usado para ablação a laser, do tipo de laser (duração do pulso, tamanho do feixe) e também do tamanho do ponto desejado na superfície da amostra.
  6. Área de digitalização da amostra
    1. Posicione a amostra nos estágios X-Y conectados a um controlador de movimento ESP. A amostra está se movendo perpendicularmente à direção de propagação do laser.
      NOTA: O controlador de movimento ESP é usado para executar uma varredura raster da amostra nas direções X e Y para evitar a ablação de ponto único.
    2. Ajuste a velocidade de varredura (normalmente 0,1 mm/s para um melhor rendimento de NPs metálicos) e a área de processamento a laser para otimizar o número de pulsos de laser que interagem com a amostra, pois isso afeta o rendimento dos NPs.
    3. Para alcançar as dimensões desejadas e evitar a ablação de ponto único, execute a padronização a laser durante a varredura da amostra durante o processo de ablação a laser.
      NOTA: A Figura 3A, B ilustra a fotografia de configuração da ablação a laser fs acoplando feixes Gaussiano e Bessel, respectivamente.
  7. Ablação a laser em líquido para síntese de NPs/NSs metálicos
    1. Realizar um experimento de ablação a laser após configurar todos os requisitos desejados. Siga as etapas mencionadas nas etapas 1.1-1.6.
    2. Certifique-se de monitorar a potência do laser e outras configurações para garantir que elas permaneçam consistentes durante todo o experimento.
    3. Observe continuamente o material alvo durante o experimento de ablação a laser para garantir que o feixe de laser permaneça focado na área desejada.
      NOTA: A Figura 3A,B mostra as configurações experimentais de ablação a laser fs para sintetizar os NPs usando um feixe gaussiano e um feixe de axícone, respectivamente. Uma lente plano-convexa foi usada para focalizar os pulsos de entrada. A formação dos PEs fica evidente a partir das fotos obtidas em diferentes momentos do experimento. A cor da solução indica a formação de NPs, e uma mudança de cor na solução indica um aumento do rendimento dos NPs (ilustrado na Figura 4). Os óculos de segurança a laser devem ser usados ao trabalhar no laboratório de laser, usando apenas óculos de segurança a laser aprovados para o comprimento de onda adequado. Qualquer reflexão dispersa do feixe de laser de alta potência no olho é extremamente perigosa, resultando em danos irreversíveis. O feixe de laser deve ser mantido apontando para longe de todas as pessoas no laboratório de laser. Os elementos ópticos na configuração não foram perturbados na mesa óptica. A amostra e as etapas devem ser monitoradas durante a realização dos experimentos.

2. Armazenamento de NPs/SNs coloidais

  1. Armazene os NPs sintetizados em garrafas de vidro limpas e armazene os NSs em recipientes herméticos. Coloque ambos dentro de um dessecador.
    NOTA: A Figura 5 mostra NPs coloidais de várias cores sintetizadas através de LAL combinando diferentes líquidos e alvos. Aqui, a Figura 5A,B exibe as fotografias típicas de diferentes NPs coloidais, incluindo (i) NPs metálicos, Ag, Au e NPs em vários solventes, como DW e NaCl; (ii) NPs de ligas metálicas, NPs Ag-Au com diferentes composições, NPs Ag-e NPs Au-; e (iii) NPs de ligas metal-semicondutoras, NPs de titânio-Au e silício-Au/Ag. Essas fotografias ilustram a variedade de NPs que podem ser sintetizados usando métodos coloidais e mostram as propriedades ópticas únicas dos NPs de ligas metal-semicondutoras. As garrafas de vidro são preferidas em relação aos recipientes de plástico ou metal, pois não reagem com os NPs. Os NPs/NSs devem ser armazenados em um recipiente com tampa apertada para minimizar a exposição ao ar e mantidos em um local escuro que os proteja da luz.

3. Caracterização de NPs/SNs ablados a laser

OBS: A caracterização de NSs/NPs metálicos é vital para compreender suas propriedades e garantir sua qualidade, como tamanho, forma, composição, etc.

  1. Espectroscopia de absorção
    NOTA: A espectroscopia de absorção UV-visível é uma técnica bem estabelecida para caracterizar NPs metálicos. É considerado rápido, simples e não invasivo, tornando-se uma ferramenta valiosa para determinar várias propriedades de NPs. A posição dos picos está relacionada a várias propriedades dos NPs, como sua composição material, distribuição de tamanho, forma e o meio circundante.
    1. Preparação de amostras para estudos de absorção UV-visível
      1. Antes de registrar o espectro, certifique-se de que os NPs estejam uniformemente distribuídos e suspensos na solução. Encher uma cubeta de amostra com os 3 mL de suspensão de NP e uma cubeta de referência preenchida com o solvente base (na qual os NPs estão dispersos). Certifique-se de que as cubetas estão limpas e livres de contaminantes.
      2. Coletar os dados de absorção (na faixa espectral de 200-900 nm) usando um tamanho de passo típico de 1 nm.
  2. Análise de ETM
    NOTA: O tamanho e a forma do NP coloidal foram examinados por um microscópio eletrônico de transmissão e posteriormente analisados usando o software.
    1. Preparação da grade de ETM
      1. Usando uma micropipeta, distribua suavemente aproximadamente 2 μL da suspensão NP metálica em uma grade de MET revestida com uma fina película de carbono sobre uma fina grade de cobre. Deixe o solvente evaporar naturalmente à temperatura ambiente (TR).
        NOTA: Para a coleta de imagens de MET, uma tensão de aceleração de 200 kV e uma corrente de canhão de elétrons de ~100 μA foram utilizadas. As micrografias foram coletadas em diferentes aumentos de 2 nm, 5 nm, 10 nm, 20 nm, 50 nm, 100 nm e 200 nm. A análise de ETM foi utilizada para descobrir o tamanho e a forma dos PEs.
  3. Análise de MEV
    NOTA: A morfologia da superfície dos SNs ablados-a laser e a deposição/composição dos NPs ablados-laser nos Si/NSs nus foram examinados usando FESEM. Uma fotografia típica de uma amostra NS de metal/semicondutor/liga ablação a laser é mostrada na Figura 6.
    1. Preparação da amostra de MEV: Para a caracterização da MEV dos NPs, deposite uma pequena gota da suspensão do NP em um wafer de silício limpo, que serve como suporte da amostra. Em seguida, seque a amostra em TR.
    2. Use os NSs metálicos diretamente para a caracterização da MESEM sem sem preparação adicional para a morfologia da superfície.
      NOTA: Para a coleta de imagens FESEM, a alta tensão eletrônica foi de 3-5 kV e a distância de trabalho foi tipicamente 5-7 mm, em diferentes ampliações de 5.000x, 10.000x, 20.000x, 50.000x e 100.000x.
  4. Análise de DRX
    NOTA: XRD é uma técnica comumente usada para caracterizar a estrutura cristalina e a qualidade cristalina de NPs.
    1. Preparação da amostra de DRX
      1. Drop cast 50-100 μL da suspensão NP em uma lâmina de vidro. Adicione cuidadosamente as gotas ao centro de uma amostra de vidro gota a gota. Adicione as gotas lentamente no mesmo local para garantir que os NPs sejam distribuídos no vidro para obter dados de DRX de boa qualidade.
        NOTA: Os dados foram coletados de 3°-90° com um tamanho de passo de 0,01° durante uma duração de ~1 h. O comprimento de onda de raios X utilizado foi de 1,54 A°, a tensão do gerador foi de 40 kV e a corrente do tubo foi de 30 mA.
      2. Em seguida, secar a amostra em RT para obter uma película fina e homogênea de NPs.
    2. Análise de dados de DRX
      1. Analise as posições de pico de XRD com cartões JCPDS (Joint Committee on Powder Diffraction Standards). Cada placa JCPDS contém informações sobre a estrutura cristalina de um material específico, parâmetros de rede e padrão XRD.

4. Aplicação dos PEs/ENs

  1. Análise Raman
    1. Inicialmente, coletar os espectros Raman das moléculas desejadas do analito na forma de pó. Analisar os dados Raman coletados para identificar os picos espectrais correspondentes aos modos vibracionais da molécula do analito.
  2. Preparação da solução-mãe
    1. Confirmar a solubilidade das moléculas do analito no solvente escolhido. Em seguida, prepare soluções-estoque das moléculas do analito com quantidades pesadas ou medidas com precisão.
    2. Por exemplo, para preparar uma solução-mãe de 50 mM de molécula de azul de metileno (MB) em 5 mL de etanol:
      1. Calcule a quantidade de MB de pó necessária usando a fórmula: massa = concentração (em mM) x volume (em L) x peso molecular (em g/mol). Neste caso, massa = 50 mM x 0,005 L x 319 g/mol = 0,7995 g ou aproximadamente 800 mg.
      2. Pese 800 mg de pó MB usando uma balança digital. Adicione o pó a um frasco de vidro limpo.
      3. Adicione solvente ao frasco e agite vigorosamente para dissolver o pó. Feche bem a tampa do frasco e misture bem a solução.
  3. Coleta de dados Raman
    1. Recolher os espectros Raman da solução-mãe depositando uma gota de 10 μL de solução-mãe num pedaço de wafer de silício limpo. A Figura 7A mostra a fotografia de um espectrômetro Raman portátil com excitação a laser de 785 nm.
  4. Preparação da molécula do analito
    1. Usando uma micropipeta, diluir a solução-mãe em diferentes concentrações, adicionando um volume adequado de solvente a uma série de frascos para injetáveis de vidro, dependendo da gama de concentração de interesse.
    2. Preparar a série de diluições de uma solução-mãe de 50 mM para uma concentração final utilizando a fórmula C conhecida x Vconhecida = C desconhecida x Vdesconhecida.
  5. Preparação do substrato SERS
    1. Para preparar um substrato SERS usando NPs, deposite uma pequena gota de NPs em uma superfície de silicone limpa e deixe secar. Em seguida, coloque uma pequena gota da molécula de analito desejada no substrato de silício revestido com NP. Um esquema da preparação de substratos SERS usando NPs, híbridos e metálicos é mostrado na Figura 7B.
  6. Coleção de espectros SERS
    1. Colete os dados do SERS usando um espectrômetro Raman portátil com uma fonte de excitação a laser de 785 nm. Comparar os picos Raman da molécula do analito com os espectros com os dos padrões de referência (pó e solução-mãe).
  7. Análise dos dados SERS
    1. Processar os espectros Raman e SERS obtidos para correção de fundo, subtração de sinais de fluorescência, suavização do sinal e correção de linha de base.
      1. Importe o arquivo de texto para o software ORIGIN e siga as etapas: análise > analisador de pico e linha de base > de pico > diálogo aberto > subtrair linha de base > próxima > definida pelo usuário > adicionar ponto de correção de linha de base > feito > terminar.
        NOTA: Pode-se escrever seu próprio programa Matlab/Python para conseguir isso.
    2. Analise os picos resultantes em termos de suas posições e intensidades, colocando o ponto leitor/anotação no pico (em ORIGIN).
    3. Atribua os picos às suas atribuições de modo vibracional Raman correspondentes com base em suas características espectrais, coletando o espectro Raman em massa, levantamento da literatura e/ou cálculos da teoria do funcional da densidade (DFT).
  8. Cálculo de sensibilidade
    1. Calcular a escala de fator de realce (EF), definida como a razão entre a intensidade do sinal Raman obtida do substrato ativo SERS e a obtida do substrato não plasmônico para um modo Raman específico da molécula do analito.
  9. Limite de detecção
    1. Realizar análise quantitativa SERS usando uma curva de calibração linear, que representa a relação entre a concentração do analito alvo e sua intensidade de sinal Raman medida.
      Limite de detecção (LOD) = 3 x (desvio padrão do ruído de fundo)/(inclinação da curva de calibração).
  10. Reprodutibilidade
    NOTA: A capacidade do substrato de produzir consistentemente os mesmos sinais SERS ou semelhantes para uma dada molécula do analito sob as mesmas condições experimentais é referida como a reprodutibilidade do substrato SERS.
    1. Calcule o desvio padrão relativo (RSD) da seguinte forma: RSD = (desvio padrão/média) x 100%
      NOTA: Em geral, os valores de RSD na faixa de 5%-20% são considerados aceitáveis para a maioria dos experimentos SERS, mas valores mais baixos de RSD são frequentemente desejáveis para medições SERS mais quantitativas e confiáveis

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Resultados

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

NPs de prata foram sintetizadas via ablação a laser ps na técnica líquida. Aqui, um sistema de laser ps com uma duração de pulso de ~30 ps operando a uma taxa de repetição de 10 Hz e com um comprimento de onda de um de 355, 532 ou 1.064 nm foi usado. A energia de entrada do pulso foi ajustada para 15 mJ. Os pulsos de laser foram focalizados utilizando-se uma lente plano-convexa com distância focal de 10 cm. O foco do laser deve estar exatamente na superfície do material durante a ablação a laser, pois a energia ...

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Discussão

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Na limpeza por ultrassom, o material a ser limpo é imerso em um líquido e ondas sonoras de alta frequência são aplicadas ao líquido usando um limpador ultrassônico. As ondas sonoras provocam a formação e implosão de minúsculas bolhas no líquido, gerando intensa energia e pressão local que desalojam e removem sujeira e outros contaminantes da superfície do material. Na ablação a laser, um polarizador de Brewster e uma combinação de placas de meia-onda foram usados para sintonizar a energia do laser; O polarizador é tipica...

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Divulgações

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Os autores não têm nada a revelar.

Agradecimentos

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Agradecemos à Universidade de Hyderabad pelo apoio através do projeto do Instituto de Eminência (IoE) UOH/IOE/RC1/RC1-2016. A concessão IoE obteve a notificação F11/9/2019-U3(A) do MHRD, Índia. DRDO, Índia é reconhecida pelo apoio financeiro através da ACRHEM [[#ERIP/ER/1501138/M/01/319/D(R&D)]. Agradecemos à Escola de Física, UoH, pela caracterização FESEM e instalações de DRX. Gostaríamos de estender nossa sincera gratidão ao Prof. SVS Nageswara Rao e seu grupo por sua valiosa colaboração, contribuições e apoio. Gostaríamos de expressar nosso agradecimento aos membros do laboratório passados e atuais, Dr. P Gopala Krishna, Dr. Hamad Syed, Dr. Chandu Byram, Sr. S Sampath Kumar, Sra. Ch Bindu Madhuri, Sra. Reshma Beeram, Sr. A Mangababu e Sr. K Ravi Kumar por seu inestimável apoio e assistência durante e após os experimentos de ablação a laser no laboratório. Reconhecemos a colaboração bem-sucedida do Dr. Prabhat Kumar Dwivedi, IIT Kanpur.

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Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo
NomeEmpresaNúmero de catálogoComentários
LigasLocal goldsmithN/A99% puro
AxiconThorlabsN/A100, gama IR, revestido AR, AX1210-B
EtanolSupelco, ÍndiaCAS No. 64-17-5
Femtosecond laserfemtosecond  (fs)  amplificador a laser  Libra HE, Duração deN / A50 fs;
comprimento de onda 800 nm;
Taxa de rep 1 KHz;
Energia de pulso: 4 mJ
FESEMCarl ZEISS, Ultra 55N/A
Gatan DM3www.gatan.comGatan Microscopy Suite 3.x
Gold target Sigma-Aldrich, Índia99% puro
HAuCl4.3H2OSigma-Aldrich, ÍndiaCAS No. 16961-25-4
Estágios de translação de alta resoluçãoNewport SPECTRA PHYSICS GMBIN/AM-443 Estágio linear de rolamento de esferas de baixo perfil de alto desempenho;
O palco tem apenas 1 polegada de altura e 2 polegadas de curso.
Micro RamanHoriba LabRAMN/AGrade-1.800 e 600 ranhuras/mm;
Comprimento de onda de excitação-785 nm,632 nm, 532 nm, 325 nm;
Objetivos 10x, 20x, 50x, 100x;
Detector CCD
EspelhosEdmund OpticsN/AEspelhos adequados para comprimento de onda específico do laser
Controlador de movimentoNEWPORT SPECTRA PIYSICS GMBIN/AESP300 Controlador-3 eixos controle
Origemwww.originlab.comOrigem 2018
Laser de picossegundosEKSPLA 2251N/ADuração de pulso 30ps;
comprimento de onda 1064 nm, 532 nm, 355 nm;
Taxa de repetições 10 Hz;
Energia de pulso: 1,5 a 30 mJ
planoconvexaN/Adistância focal 10 cm
Raman portátili-Raman plus,  B& W Tek, EUAN/A785 nm, ~ 100 µ M Ponto de Laser  excitação e coleta de sonda de fibra óptica
Bolacha de silícioMacwin India Ltd.1– 10 Ω-cm, p (100)-tipo
sal de prata (AgNO3)Finar, ÍndiaCAS No. 7783-90-6 
Alvo de prataSigma-Aldrich, ÍndiaCAS NO 7440-22-499% puro
TEMTecnai TEMN/A
Redes TEMSigma-Aldrich, ÍndiaTEM-CF200CUGrade de Cobre Revestida com Carbono 200 mesh
ThiramSigma-Aldrich, ÍndiaCAS No. 137-26-8
UVJasco V-670N/A
XRDAvanço Bruker D8 N/A
pulso coerente Lente

Referências

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Theerthagiri, J., et al. Fundamentals and comprehensive insights on pulsed laser synthesis of advanced materials for diverse photo-and electrocatalytic applications. Light: Science & Applications. 11 (1), 250(2022).
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