不同金属的氧化物通常在各种系统中用作光催化剂，例如空气净化、水分解反应，以及玻璃和镜子的自清洁，其中最出名的材料就是二氧化钛。研究发现，这些氧化物材料的物理化学性质可以通过添加纳米颗粒来改善，将其转变成具有新性能的纳米材料。

然而要成功实现这一点，需要了解并控制纳米复合材料的形成过程。近期，来自ITMO大学研究人员与他们的同事一起演示了如何利用飞秒激光调节含有金纳米粒子的二氧化钛薄膜的结构和纳米复合特性，该论文被发表在美国化学学会的《物理化学期刊》上。

备注：飞秒也叫毫微微秒，简称fs，是标衡时间长短的一种计量单位，飞秒激光是人类目前在实验室条件下所能获得最短脉冲的技术手段。飞秒激光在瞬间发出的巨大功率比全世界发电总功率还大。

要成功实现这个过程并不容易。虽然二氧化钛和金纳米粒子的薄膜可以分别制备，但这两种成分的结合方式尚未确定，因此在氧化膜中放置纳米颗粒有一定的困难，而且很难控制其大小和分布。针对这一点，一个国际研究小组建议使用激光辐射来实现这一目标。“如果我们让这些材料受到激光辐射，金粒子和周围的二氧化钛基质的性质就能发生改变，”ITMO的研究助理Maksim Sergeev解释道。

来自 ITMO 大学和Hubert Curien实验室的研究人员进行了一项实验，在这项实验中，含有多孔二氧化钛的薄膜被金离子浸渍，在几纳米的范围内快速形成粒子，然后使用激光对材料进行辐射。结果表明，选择合适的飞秒激光照射，可以有效地控制纳米颗粒的生长而不损伤材料。

法国国家科学研究中心休伯特库里恩实验室的研究主任Tatiana Itina解释说：“我们与亚利桑那大学的研究人员一同开发了一个模型来解释这种效应，以确定材料在受到激光辐射时的温度场。” 通过实验和模拟，研究人员现在可以更好地理解纳米薄膜形成的机理，并有更多的可能性来控制它们的性能。然而，这项技术目前还远未成熟，更多的研究正在进行中。

来源：ITMO大学

粉体圈 Coco 编译