Details

Работа посвящена исследованию температурной эволюции серебряных наночастиц, сформированных в приповерхностной области силикатного стекла. Целью исследования являлась апробация метода температурной in-situ рентгеновской дифракции для отслеживания изменений серебряной фазы при нагреве и оценка его применимости для исследования плазмонных наноструктур в стеклянной матрице. В ходе работы проведены рентгенодифракционные измерения для исходного состояния образцов, а также выполнены in-situ и ex-situ температурные эксперименты. Проанализирован рефлекс (111) металлического серебра в процессе нагрева и последующего охлаждения. Выполнена оценка характерных размеров серебряных наночастиц методом Шеррера с учётом инструментального уширения дифракционных максимумов. Установлено, что кратковременный нагрев сопровождается частичным растворением серебряной фазы с возможностью повторного формирования наночастиц после охлаждения, тогда как длительный отжиг приводит к более выраженному диффузионному перераспределению серебра в объёме. Новизна работы заключается в апробации подхода in-situ температурной рентгеновской дифракции применительно к исследованию серебряных наночастиц в стеклянной матрице. Полученные результаты могут быть использованы при выборе режимов термической обработки плазмонных стеклянных материалов. Использована прикладная программа Matlab для анализа данных.

This work is devoted to the study of the thermal evolution of silver nanoparticles formed in the near-surface region of silicate glass. The aim of the study was to validate the applicability of the in-situ temperature X-ray diffraction method for monitoring changes in the silver phase during heating and to assess its suitability for the investigation of plasmonic nanostructures in a glass matrix. In the course of the work, X-ray diffraction measurements were carried out for the initial state of the samples, and in-situ and ex-situ thermal experiments were performed. The (111) reflection of metallic silver was analyzed during heating and subsequent cooling. The characteristic sizes of silver nanoparticles were estimated using the Scherrer equation with consideration of instrumental broadening of diffraction peaks. It was established that short-term heating is accompanied by partial dissolution of the silver phase with the possibility of nanoparticle reformation after cooling, whereas prolonged annealing leads to more pronounced diffusion-driven redistribution of silver within the glass volume. The novelty of the work lies in the validation of the in-situ temperature X-ray diffraction approach for the study of silver nanoparticles in a glass matrix. The obtained results may be used in selecting thermal treatment conditions for plasmonic glass materials. The Matlab software package was used for data analysis.