《用於脈衝X射線源的Au納米管陣列的可控生長與特性研究》是依託中國工程物理研究院雷射聚變研究中心，由周民傑擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：用於脈衝X射線源的Au納米管陣列的可控生長與特性研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：周民傑
- 依託單位：中國工程物理研究院雷射聚變研究中心
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
納米結構材料在與超短超強雷射相互作用中表現出一系列特殊性質，相關研究日益受到關注，探索其在強雷射作用下產生的X射線特性正是目前研究熱點之一。該類型X射線源具有高亮度和短脈衝特點，在超短時域X射線診斷方面有廣泛套用前景。本課題擬採用基於ZnO納米線陣列為模板的合成新思路,實現Au納米管陣列的可控生長，並將其套用於與超短超強雷射相互作用，利用其結構特性以有效耦合入射雷射能量從而提高雷射-輸出X射線的轉換效率並同時抑制X射線脈衝的展寬。通過調節納米管長度、內徑、壁厚和管間距等參數，系統研究納米管陣列形貌對其與雷射相互作用的影響規律。在此基礎上，採用金屬納米顆粒修飾納米管，通過增加作用區域和引入表面電漿振盪效應進一步增強雷射吸收率，研究修飾改性對納米結構與雷射相互作用的影響規律。通過該項研究，可進一步推動納米結構材料在X射線源研究領域的套用，亦將對複合納米結構的製備提供新思路。
結題摘要
針對微納結構靶在與超短超強雷射相互作用中表現出的特殊性質和巨大套用潛力，本研究課題按計畫對套用於脈衝X射線源的Au納米管陣列的製備工藝和相關特性開展了系統深入的研究，各項研究內容進展如下:（1）在一維納米管陣列的可控生長研究中，採用納米結構陣列作為模板，將Au塗覆在納米結構表面以形成核殼結構，再通過刻蝕工藝再將模板去除，從而得到Au納米管陣列結構。通過調節製備模板和Au塗覆工藝，實現了Au納米管陣列形貌參數的有效調控。成功將金屬納米顆粒附著於納米管管壁，實現了對納米管的再修飾和光學性質的進一步調控。（2）在材料生長的過程中，系統表征分析了材料的形貌、微結構、成分及其分布，掌握了材料的生長機理。通過系統表征分析材料的物理性質，掌握了納米管陣列形貌、構形、成份等因素對其光學性質的影響規律，實現了材料物性的多元參數調控。（3）對於微結構靶與超短超強雷射相互作用，開展了理論數值模擬。利用有限元方法研究了納米管形貌參數與其光學性質的關係，驗證納米管構型對雷射吸收的增強效應。採用混合代碼方法，研究了超熱電子輸運機制和能量演化規律，深入理解納米管構型提高雷射-X射線轉換效率的物理機理。開展了超短超強雷射輻照一維納米結構陣列靶物理實驗，成功驗證了微結構靶對雷射-X射線轉換的增強效應，實驗結果符合研究預期。綜上所述，本研究課題圓滿完成預定研究內容，該項課題的各項研究進展，對微納結構材料在強輻射輻射源領域的套用有積極的推動作用，同時在材料合成方面也為實現各種有序複合納米結構陣列提供了新思路。
