Metal nanoparticle formation by laser ablation in liquids

Die Synthese von Nanomaterialien ist heuzutage eines der am intensivsten erforschten Felder in der Wissenschaft. Nanopartikel als Pulver oder Kolloide sind von besonderem Interesse z.B. aufgrund der Applikation als hervorragende Katalysatoren, Sensoren oder Magnete. Unter den technisch relevanten Generierungsmethoden prasentiert der Laserabtrag in Flussigkeiten den Vorteil einer hohen Flexibilitat in Bezug auf die Materialvielfalt mit einem verhaltnismassig einfach handhabbaren Verfahren. Metall-, Metalloxid- oder Keramik-Nanopartikel in organischen oder anorganischen Medien wurden in weltweit verteilten Laboren erzeugt. Da es sich um eine relativ neue Technik handelt, sind die Entstehungsmechanismen und wichtigsten Einflussgroessen noch unklar und umstritten. Im Rahmen dieser Arbeit wurden der Bildungsmechanismus der Metall-Nanopartikel in Flussigkeiten durch Laserabtrag in Flussigkeiten mit dem Ziel einer optimalen Verfahrensvariante sowie die Prozesskontrolle zur Herstellung von Nanopartikeln untersucht. Nach einem Ruckblick auf die physikalischen Eigenschaften der Ausbreitung und Fokussierung von ultrakurzen Laserpulsen in Flussigkeiten und die Bedeutung der Laser-induzierten Fragmentierung wird der Einfluss der Repetitionsrate auf die resultierende Partikelgroessenverteilung analysiert und dargestellt. Die physikalischen Eigenschaften der Flussigkeit infolge der Temperaturanderungen werden von der ersten Phase der Keimbildung in laserinduzierten Kavitationsblasen diskutiert. Anschliessend wird die Wachstumskinetik in der Flussigkeit durch Koaleszenz von Plasmon-Spektroskopie bestimmt. Schliesslich wird die Anwendung des hochreinen und polydispersen Kolloides fur die elektrophoretische Abscheidung gezeigt.