Оптическое осаждение наночастиц в плотных наносуспензиях

Егоршин, И.Н. и Иванов, В.И. (2025) Оптическое осаждение наночастиц в плотных наносуспензиях. Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов (17). С. 52-58.

PDF - Опубликованная версия
1MB

Абстракт

Исследование профилей концентрации, вызванных осаждением, является эффективным способом получения уравнения состояния коллоидной суспензии, изучения тонких деталей фазовой диаграммы и получения сведений о природе метастабильных фаз. Оптические методы осаждения обладают рядом преимуществ перед гравитационным методом или центрифугированием. В частности, эффективный метод осаждения в прозрачных наносуспензиях обеспечивает использование светового давления. В случае наночастиц сила давления света может на порядки превосходить гравитационные даже при использовании источников непрерывного излучения. Расчет концентрационного профиля для достаточно высоких интенсивностей излучения, когда объемная доля наночастиц на дне кюветы может достигать единицы, требует учета взаимодействия (отталкивания) наночастиц. В работе рассмотрена простейшая модель для учета конечного объёма нанофазы – модель жестких сфер. В результате аналитического решения задачи о светоиндуцированном массопереносе получено выражение, позволяющее рассчитать стационарный профиль концентрации. Предложенная модель демонстрирует необходимость учета конечного объёма наночастиц при расчете параметров оптического осаждения в плотных наносуспензиях при высоких (надтепловых) интенсивностях излучения. Полученные результаты представляют интерес для разработки новых методов получения наноматериалов, фотонных кристаллов и химических сенсоров, а также для совершенствования методов оптической диагностики наноматериалов

Абстракт (англ.)

Studying concentration profiles induced by sedimentation is an effective way to obtain an equation of state of a colloidal suspension, to study fine details of the phase diagram and obtain information about the nature of metastable phases. Optical sedimentation methods have a number of advantages over the gravity method or centrifugation. In particular, an effective method of sedimentation in transparent nanosuspensions provides the use of the light pressure. In the case of nanoparticles, the light pressure force can exceed gravitational ones by orders of magnitude even when using continuous radiation sources. Calculation of the concentration profile for sufficiently high radiation intensities, when the volume fraction of nanoparticles at the bottom of the cuvette can reach unity, requires taking into account the interaction (repulsion) of nanoparticles. In this paper, the simplest model for taking into account the finite volume of the nanophase, the hard sphere model, is considered. As a result of the analytical solution of the problem of light-induced mass transfer, an expression is obtained that allows calculating the steady-state concentration profile. The proposed model demonstrates the need to take into account the finite volume of nanoparticles when calculating the parameters of optical deposition in dense nanosuspensions at high (superthermal) radiation intensities. The results obtained are of interest for the development of new methods for obtaining nanomaterials, photonic crystals and chemical sensors, as well as for improving the methods of optical diagnostics of nanomaterials

Тип объекта:	Статья
Сведения об авторах:	Егоршин Иван Николаевич – старший преподаватель высшей школы физико-математических наук ФГБОУ ВО «Тихоокеанский государственный университет» Иванов Валерий Иванович – д.ф.-м.н., профессор кафедры физики и теоретической механики ФГБОУ ВО «Дальневосточный государственный университет путей сообщений»
Ключевые слова:	осаждение наночастиц, давление света, наносуспензии, седиментационный профиль, модель жестких сфер, фотонные кристаллы, оптическая диагностика
Ключевые слова (англ.):	nanoparticle sedimentation, light pressure, nanosuspensions, sedimentation profile, hard sphere model, photonic crystals, optical diagnostics
Категории:	5 Математика. Естественные науки 5 Математика. Естественные науки > 53 Физика 5 Математика. Естественные науки > 53 Физика > 53.08 Общие основы и теория измерений. Конструкции и детали измерительных приборов. Методы измерения. Наблюдение и регистрация результатов и 5 Математика. Естественные науки > 53 Физика > 53.087 Наблюдение. Регистрация показаний. Датчики
Подразделения:	Университеты > Дальневосточный государственный университет путей сообщения, г. Хабаровск Университеты > Тихоокеанский государственный медицинский университет, г. Владивосток
ID Code:	15536
Deposited On:	16 Июн 2026 04:52
Последнее изменение:	16 Июн 2026 04:52

Repository Staff Only: item control page