Язык статьи - русский
Ссылка для цитирования: Пышьев Р.О., Колобкова Е.В. Влияние иона европия на формирование Ag-наночастиц во
фторофосфатных стеклах // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2015. Т. 15. № 3. С.
443–448.
Аннотация
Изучены особенности формирования серебряных наночастиц во фторофосфатных стеклах системы 0,25Na2O-0,5P2O5-0,10Ga2O3-0,075AlF3-0,025NaF-0,05ZnF2 с добавками EuF3 (0,8 и 4 вес.% сверх 100%) и без них. Синтез стекол проводился в закрытых стеклоуглеродных тиглях в атмосфере аргона. Наночастицы были сформированы в процессе низкотемпературного Ag+→Na+ ионного обмена (320 оС) и последующей термообработки. Показано, что в исходных стеклах, содержащих ионы европия, редкоземельный ион находится в двух валентных формах (Eu2+ и Eu3+) в динамическом равновесии, причем концентрация Eu2+ увеличивается пропорционально общей концентрации фторида. Показано, что в зависимости от концентрации фторида европия в результате ионного обмена формируются молекулярные кластеры или металлические наночастицы. Определены размеры сформированных металлических Ag-наночастиц в стеклах с различными временами термообработки и ионного обмена. Доказана возможность стимулирования роста наночастиц посредством дополнительного введения в стекло EuF3. Показана возможность полу- чения наночастиц без проведения термообработки в стеклах с высоким содержанием EuF3. Предложено химическое обоснование процесса формирования Ag-наночастиц в ходе ионного обмена.
Ключевые слова: металлические наночастицы, серебро, фторофосфатные стекла, европий, поверхностный плазмонный резонанс,
ионный обмен.
Благодарности. Работа выполнена при государственной финансовой поддержке Российского научного фонда (Соглашение № 14-23-00136).
Список литературы
1. Колобкова Е.В., Никоноров Н.В., Сидоров А.И., Шахвердов Т.А. Люминесценция молекулярных кластеров серебра в оксифторидных стеклах // Оптика и спектроскопия. 2013. Т. 114. № 2. С. 260–264. doi: 10.7868/S0030403413020128
2. Portales H., Mattarelli M., Montana M., Chiasera A., Ferrari M., Martucci A., Mazzoldi P., Pelli S., Righini G.C. Investigation of the role of silver on spectroscopic features of Er3+ - activated Ag – exchanged silicate and phosphate glasses // Journal of Non-Crystalline Solids. 2005. V. 351. N 21–23. P. 1738–1742. doi: 10.1016/j.jnoncrysol.2005.04.006
3. Kreibig U., Vollmer M. Optical Properties of Metal Clusters. Springer, 1995. 532 p.
4. Gonella F., Mazzoldy P. Metal nanocluster composite glasses. In: Handbook of Nanostructural Materials and Nanotechnology. Ed. H.S. Nalva. San Diego, Academic, 2005. V. 4. P. 81–154.
5. Sheng J., Zheng J., Zhang J., Zhou C., Jiang L. UV-laser-induced nanoclusters in silver ion-exchanged sodalime silicate glass // Physica В: Condensed Matter. 2007. V. 387. N 1–2. P. 32–35. doi: 10.1016/j.physb.2006.03.024
6. Velazquez J.J., Tikhomirov V.K., Chibotaru L.F., Cuong N.T., Kuznetsov A.S., Rodriguez V.D., Nguyen M.T., Moshchalkov V.V. Energy level diagram and kinetics of luminescence of Ag nanoclusters dispersed in a glass host // Optics Express. 2012. V. 20. N 12. P. 13582–13591. doi: 10.1364/OE.20.013582
7. Kuznetsov A.S., Tikhomirov V.K., Moshchalkov V.V. UV-driven efficient white light generation by Ag nanoclusters dispersed in glass host // Materials Letters. 2013. V. 92. P. 4–6. doi: 10.1016/j.matlet.2012.10.053
8. Balakrishnaiah R., Vijaya R., Babu P., Jayasankar C.K., Reddy M.L.P. Characterization of Eu3+-doped fluorophosphate glasses for red emission // Journal of Non-Crystalline Solids. 2007. V. 353. N 13–15. P. 1397–1401. doi: 10.1016/j.jnoncrysol.2006.10.063
9. Hayakawa T., Selvan S.T., Nogami M. Field enhancement effect of small Ag particles on the fluorescence from Eu3+-doped SiO2 glass // Applied Physics Letters. 1999. V. 74. N 11. P. 1513–1515. doi: 10.1063/1.123600
10. Jimenez J.A., Sendova M., Liu H. Evolution of the optical properties of a silver-doped phosphate glass during thermal treatment // Journal of Luminescence. 2011. V. 131. N 3. P. 535–538. doi: 10.1016/j.jlumin.2010.09.023
11. Jimenez J.A., Liu H., Fachini E. X-ray photoelectron spectroscopy of silver nanoparticles in phosphate glass // Materials Letters. 2010. V. 64. N 19. P. 2046–2048. doi: 10.1016/j.matlet.2010.07.004
12. Jimenez J.A., Lysenko S., Liu H., Fachini E., Cabrera C.R. Investigation of the influence of silver and tin on the luminescence of trivalent europium ions in glass // Journal of Luminescence. 2010. V. 130. N 1. P. 163–167. doi: 10.1016/j.jlumin.2009.08.007
13. Hovel J.H., Fritz S., Hilger A., Kreibig U., Vollmer M. Width of cluster Plasmon resonances: bulk dielectric functions and chemical interface damping // Phisical Review B. 1993. V. 48. N 24. P. 18178–18188. doi: 10.1103/PhysRevB.48.18178
14. Andreyuk A., Albert J. Field-assisted patterned dissolution of silver nanoparticles in phosphate glass // Journal of Applied Physics. 2014. V. 116. N 11. Art. 113106. doi: 10.1063/1.4896135
15. Jiao Q., Qiu J., Zhou Dacheng, Xu X. Contribution of Eu ions on the precipitation of silver nanoparticles in Ag-Eu co-doped borate glasses // Materials Research Bulletin. 2014. V. 51. P. 315–319. doi: 10.1016/j.materresbull.2013.12.044
16. Simo A., Polte J., Pfander N., Vainio U., Emmerling F., Rademann K. Formation mechanism of silver nanoparticles stabilized in glassy matrices // Journal of the American Chemical Society. 2012. V. 134. N 45. P. 18824–18833. doi: 10.1021/ja309034n
