Optical Properties and XPS-Characterization of Ag/Au Bimetallic Nanoparticles in Porous Sol-Gel Silica Films

Ag/Au bimetallic nanoparticles (BMNP) in porous sol-gel silica films on glass substrates were obtained via hydrolysis of tetraethylorthosilicate (TEOS) in presence of template agent Pluronic P123 and definite amounts of AgNO3 and HAuCl4 by dip-coating procedure followed by a UV-irradiation and thermal treatment. UV-vis spectroscopy was employed to follow the changes in the position and intensity of the surface plasmon resonance band of the resulting BMNP, SEM was employed for morphology investigation. X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) was used to determine the chemical states of Au and Ag as well as the surface composition of the resultant films. By utilizing the charging characteristics of the films prepared on a silicon wafer, via application of an external voltage bias, it was found that the Au and Ag nanoparticles are retained within the silica matrix and demonstrate similar charging behavior. Depending on the coating sequences of glass substrates by the silica sol precursors (Au/SiO2 or Ag/SiO2), resultant BMNP within silica film have alloy (Au/SiO2-Ag/SiO2) or core-shell (Ag/SiO2-Au/SiO2) structure.Біметалічні наночастинки (БМНЧ) Ag/Au, інкорпоровані в пористу золь-гель кремнеземну плівку, були одержані шляхом гідролізу тетраетилортосилікату (ТЕОС) в присутності темплатного агента Pluronic P123 з додаванням AgNO3 і HAuCl4; нанесення плівок на субстрат проводилося методом "dip-coating" з наступним УФ-опроміненням і термообробкою. УФ- видима спектроскопія застосовувалася для реєстрації положення і інтенсивності максимумів поверхневого плазмонного резонансу БМНЧ, а рентгено-фотоелектронна спектроскопія - для визначення хімічного стану Au і Ag та встановлення поверхневого складу плівки. При використанні методики зарядження плівок на кремнієвій підкладинці шляхом накладання зовнішнього електричного потенціалу було встановлено, що наночастинки Au і Ag зв’язані з силікатною матрицею та демонструють однаковий відгук на накладений зовнішній негативний потенціал. В залежності від послідовності нанесення прекурсорів (Ag/SiO2 або Au/SiO2) на підкладинку, БМНЧ, які містяться в матриці кремнеземної плівки, формують структуру типу сплав (Au/SiO2-Ag/SiO2) або ядро-оболонка(Ag/SiO2-Au/SiO2).Биметаллические наночастицы (БМНЧ) Ag/Au, инкорпорированные в пористую золь-гель кремнеземную пленку, были получены путем гидролиза тетраэтилортосиликата (ТЭОС) в присутствии темплатного агента Pluronic P123 с добавлением AgNO3 и HAuCl4; нанесение пленок на субстрат производилось методом "dip-coating" с последующим УФ-облучением и термообработкой. УФ-видимая спектроскопия использовалась для регистрации изменений в положении и интенсивности максимумов поглощения полос поверхностного плазмонного резонанса БМНЧ, а рентгено-фотоэлектронная спектроскопия – для определения химического состояния Au и Ag и установления поверхностного состава пленки. C помощью методики заряжения пленок на кремниевой подложке путем наложения внешнего электрического потенциала было установлено, что наночастицы Au и Ag связаны с силикатной матрицей и демонстрируют одинаковый отклик на приложенный внешний негативный потенциал. В зависимости от последовательности нанесения прекурсоров (Ag/SiO2 или Au/SiO2) на подложку, БМНЧ в матрице кремнеземной пленки образуют структуру типа сплав (Au/SiO2-Ag/SiO2) или ядро-оболочка (Ag/SiO2-Au/SiO2)

Morphology and optical properties of thin silica films containing bimetallic Ag/Au nanoparticles

We have studied the optical spectra in the UV and visible regions, the morphology by scanning electron microscopy (SEM), and the X-ray photoelectron spectra (XPS) of bimetallic Ag/Au nanoparticles incorporated into transparent silicate films in the sol-gel transition stage. The bimetallic nanoparticles, obtained by a combination of photoreduction and thermal reduction, form structures of the alloy or core-shell type. © 2008 Springer Science+Business Media, Inc

Photoinduced absorption and anomalous dichroism in NaCa₂Mn₂V₃O₁₂ garnet as an evidence for the formation of oxygen holes dynamics

It is shown that long-lived photoinduced dichroism in garnets is caused by photoproduced charges with anisotropic structure, keeping long memory of the pumping light polarization, while photoinduced absorption is due to all photoproduced charges irrespective of their intrinsic structure. The charges with anisotropic structure are identified as two-center oxygen holes. The formation of an oxygen hole is preceded by the excitation of a charge-transfer state with electron partially transferred to a cation C (V⁵⁺ for NaCa₂Mn₂V₃O₁₂ garnet) from an adjacent oxygen anion. To turn this excited state into a free hole state requires some time τhole during which the hole axis can be reoriented resulting in a diminution of dichroism. The time τhole shortens with increasing ionization potential of the cation C (very high for V⁵⁺). Such a mechanism explains qualitatively a set of unusual experimental facts, in particular, a very strong dichroism observed just in the NaCa₂Mn₂V₃O₁₂ garnet, where photoinduced changes of all optical properties disappear after switching off of the irradiation significantly faster than those in other garnets examined

РАСЧЕТ ПАСПОРТА ПРОЧНОСТИ ГОРНЫХ ПОРОД, НАХОДЯЩИХСЯ В ЕСТЕСТВЕННЫХ УСЛОВИЯХ МАССИВА, С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КРИТЕРИЯ ХУКА-БРАУНА И ПРОГРАММЫ ROCDATA

The article presents the procedure to plot failure envelope and analyze physical and mechanical properties of in-situ rock mass using RockData software toolkit. General information is given for the commonly used strength criteria of Mohr-Coulomb and Hoek-Brown. The Hoek-Brown criterion parameters are discussed, as well as the purpose and the quantitative and qualitative estimation of these parameters using Hoek's classification tables and diagrams is described. The criterion is determined based on the physical and mechanical properties of an intact rock mass; then, three deteriorating factors are included from the rock mass quality characteristic. While modeled, an intact rock mass is exposed both to natural and man-mad external effects. As a result, the rock mass strength characteristics included in the strength criterion worsen (uniaxial compressive strength σc, geological strength index GSI, material constant of intact rock mass mi, disturbance factor D and deformation modulus Ei) and approach properties of in-situ rock mass. The article describes a case study of calculating physical-mechanical properties and plotting failure envelope for enclosing rock mass of Taimyr gabbro-diorite mine with regard to local geology and structure. The equivalent Mohr-Coulomb parameters (cohesion с' and internal friction angle φ'), strength characteristics of rock mass (tensile strength, uniaxial compression, triaxial compression) and the modulus of deformation are found, as well as the type of failure is determined from Mogi's line.Представлена методика построения паспорта прочности горных пород, находящихся в естественных условиях массива, и анализа их физико-механических свойств с использованием программы RocData. Проанализированы исходные параметры критерия Хука-Брауна, даны их численное количественное и качественное определение на основе классификационных таблиц и диаграмм Эверта Хука и назначение. Критерий устанавливается на основе определения физико-механических свойств интактных горных пород и дальнейшим вводом трех факторов, ухудшающих эти свойства на основе характеристик нарушенности массива. В процессе моделирования свойства ненарушенного массива поэтапно подвергаются внешним воздействиям природного и техногенного происхождения. В результате снижаются прочностные свойства горных пород, изначально учтенные в критерии (предел прочности на одноосное сжатие ненарушенной породы s, геологический индекс прочности GSI, параметр cж ненарушенной горной породы m i, коэффициент техногенной нарушенности массива D и модуль деформации E i), и становятся максимально близкими к свойствам массива горных пород в естественных условиях. Даны результаты расчета физико-механических свойств и построения паспорта прочности вмещающей горной породы Таймырского рудника габбро-долерита для естественных условий массива, с учетом его геологических и структурных особенностей. Определены эквивалентные параметры Кулона-Мора (сцепление с ' и угол внутреннего трения j'), прочностные свойства пород в массиве (прочность на растяжение, одноосное сжатие и объемное сжатие), модуль деформации, определен тип разрушения массива по линии Можи. Ключевые слова : паспорт прочности, критерии прочности Хука-Брауна и Кулона-Мора, геологический индекс прочности (GSI), главные, касательные и нормальные напряжения, массив горных пород, габбро-долерит

Electron structure of TiO₂ composite films with noble metal nanoparticles

Thin nanocrystalline films of ТіО₂, TiO₂/ZrO₂, TiO₂/ZrO₂/SiO₂, TiO₂/ZrO₂/SiO₂/Ag and TiO₂/ZrO₂/SiO₂/Au were prepared using the sol-gel synthesis method. In this paper, we determined the bandgap for direct and indirect band-to-band transitions. Optical conductivity of the films was determined using the spectral ellipsometry method. Depending on the nanocomposite composition, optical conductivity is of different character due to light absorption caused by the presence of the structure intrinsic defects: oxygen vacancies (F²⁺, F, and F⁺ centers), Ti³⁺ ions and interstitial Ti atoms. Rearrangement of the electron spectrum in these thin films due to the aforementioned defects can improve photocatalytic activity in the UV and visible spectral ranges

Surface properties and photocatalytic activity of nanostructural films

Glass-supported TiO₂ nanostructural films of various porosity have been prepared. The structure and sorption characteristics of the obtained coatings have been investigated by x-ray phase analysis, adsorption methods and transmission electron microscopy. The photocatalytic activity of prepared materials in the gas-phase oxidation of ethanol and acetone has been examined. Besides the specific photocatalytic activity of ТІО₂ (anatase), photocatalyst sorption capacity defined by ТІО₂ coating porosity was also found to exert a decisive influence upon efficient photooxidation in gaseous phase.Получены наноструктурные пленки ТІО₂ различной степени пористости, нанесенные на стеклянные подложки. Методами рентгенофазового анализа, адсорбции и трансмиссионной электронной микроскопии изучены структурно-сорбционные характеристики полученных пленок, исследована их фотокаталитическая активность в реакциях окисления ацетона и этанола в газовой фазе. Показано, что определяющее значение для эффективного газофазного фотоокисления, кроме собственной фотокаталитической активности ТІО₂ (анатаза), имеет также сорбционная способность фотокатализаторов, которая определяется пористостью ТЮ₂-покрытий.Одержано наноструктурні плівки ТІО₂ різного ступеня пористості, нанесеш на скляні підкладки. Методами рентгенофазового аналізу, адсорбції та трансмісійної електронної мікроскопії досліджено структурно-сорбційні характеристики одержаних плівок, вивчено їх фотокаталітичну активність в реакціях окислення ацетону та етанолу у газовій фазі. Показано, що визначальний вплив для ефективного газофазного фотоокислення, окрім власної фотокаталітичної активності ТІО₂ (анатазу), має також сорбційна здатність фотокаталізаторів, яка визначається пористістю ТІО₂-покриттів

Cell membrane lipid molecular dynamics in a solenoid versus a magnetically shielded room.

Journal of the Bioelectromagnetics Society.\ud Publisher: New York, Copyright 1998 Wiley-Liss, Inc

Photocatalysis by TiO₂ films at structure relaxation

The crystalline and electron structure of TiO₂ and TiO₂/ZrO₂/SiO₂ coating obtained by sol-gel technique and annealed at 773 K and 873 K has been studied. The film synthesis and further heat treatment result in formation of nano-sized anatase particles with a developed surface and shallow and deep traps within the band gap of titania. Rater localized electron states correspond to these defects, which result in occurrence of some new optical absorption bands. Some of the optical conductivity bands belong to oxygen vacancies which are deep defects, and the other ones are connected with surface defects. The nature of surface defects should be various. The presence of shallow defects deforms the edge of conductive band, tailing it