Лазерная абляция гибридных материалов для контролируемого создания наноразмерных источников света и оптических сенсоров тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Гунина Екатерина Валентиновна

• Гунина Екатерина Валентиновна
• кандидат наук
• 2024

Оглавление диссертации кандидат наук Гунина Екатерина Валентиновна

Оглавление

РЕФЕРАТ

SYNOPSIS

Введение

Глава 1. Гибридные материалы

1. 1 Наночастицы на основе несмешивающихся металлов

1.2 Металл-органические каркасы

1.3 Высокоэнтропийные сплавы

Выводы по главе

Глава 2. Методы исследования

2.1 Лазерная абляция

2.1.1 Холодная лазерная абляция

2.1.2 Горячая лазерная абляция

2.2 Структурный анализ

2.3 Оптическая спектроскопия

Выводы по главе

Глава 3. Морфология и размеры наночастиц, полученных в результате лазерной абляции неорганических гибридных материалов

3.1 Морфология и размеры наночастиц, полученных в результате лазерной абляции FeAu

Выводы по главе

Глава 4. Морфология и размеры наночастиц, полученных в результате лазерной абляции металл-органических каркасов

4.1 HKUST-1

4.2 ZIFs

4.3 UiO-66

Вывод по главе

Глава 5. Линейные оптические свойства полученных гибридных наночастиц

5.1 Линейные оптические свойства металл-органических каркасов

5.2 Линейные свойства FeAu

Вывод по главе

Глава 6. Нелинейно- оптические свойства полученных гибридных наночастиц

6.1 Нелинейно-оптические свойства продуктов лазерной абляции металл-

органических каркасов

6.2 Нелинейно-оптические свойства наночастиц высокоэнтропийных сплавов

Выводы по главе

Заключение

Список сокращений и условных обозначений

Список цитируемой литературы

Приложение: Основные публикации по теме диссертационной работы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Лазерная абляция гибридных материалов для контролируемого создания наноразмерных источников света и оптических сенсоров»

РЕФЕРАТ

Миниатюризация устройств микроэлектроники, а также повышение их эффективности — одна из ключевых задач современной технологии, затрагивающая и область оптики. Так, например, наномасштабные источники оптического излучения играют важную роль в создании компактных, планарных и/или ультратонких устройств оптической и квантовой коммуникации, интернета, оптических сенсоров и датчиков, а также оптических элементов для использования в химической промышленности и биомедицине. При этом ключевые параметры таких наноразмерных источников полностью определяются активным наноматериалом, обеспечивающим преобразование оптического излучения на наномасштабе.

Однако традиционные методы синтеза таких наноразмерных источников (например, мокрый химический метод или термическая обработка) сталкиваются с рядом ограничений: они часто используют токсичные реагенты, требуют больших затрат времени и энергии, и в ряде случаев не обеспечивают создание специфичных, сложноорганизованных наноматериалов с расширенными функциональными возможностями, хотя и позволяют достигать высокой точности размеров и качества структуры наноматериалов. Кроме того, эти методы не всегда применимы к термочувствительным материалам [1], что вызывает острую необходимость в поиске альтернативных методов создания оптических наноматериалов.

В последние годы все больший интерес вызывает процесс лазерной абляции как передовой индустриальный метод для создания сложных инновационных наноматериалов и наноструктур практически без ограничений в выборе исходных материалов. К преимуществам данного метода относятся обеспечение контроля размеров, формы и химического состава получаемых наноматериалов с высокой точностью [2]. Контроль реализуется посредством точной настройки параметров лазерного излучения (интенсивности, длины волны, длительности и частоты следования импульсов) [3-6].

Лазерная абляция, в отличие от традиционных методов, является более экологичной и менее энергоемкой [7, 8]. Лазерные методы позволяют осуществлять прямой синтез наноматериалов как в газовой, так и в жидкой среде [2], что расширяет спектр их применения и снижает негативное воздействие на окружающую среду.

Лазерная абляция применима к широкому перечню материалов, включая металлы, полупроводники, диэлектрики и гибридные материалы. Метод совместим с различными типами подложек как для размещения исходных материалов, так и для сбора продуктов абляции. Он позволяет создавать высококомпонентные и иерархичные наноматериалы из сложных многокомпонентных сплавов.

Лазерная абляция уже успешно используется для создания различных наноматериалов, включая графен и металлические наночастицы [9, 10]. Лазерная обработка 2D-наноматериалов нашла применение в создании электронных и оптоэлектронных устройств [5]. Многие типы материалов на основе углерода можно получить с помощью лазерной абляции, что демонстрирует способность этого метода создавать различные составы наночастиц из подложки одного и того же типа [6, 11]. Изменяя условия эксперимента, получаемые углеродные наночастицы приобретают свойства, отличающиеся друг от друга. Другой пример— синтез наноалмазов. Сообщается, что наноалмазы имеют нелинейные отклики в ближнем инфракрасном диапазоне [12]. Однако их производство часто связано с экстремальными условиями, такими как высокая температура и высокое давление, что представляет проблему для большинства других методов в условиях окружающей среды. Тем не менее, лазерная абляция для производства различных типов наноалмазов решает эти проблемы [13]. Более того, металлические, полупроводниковые и оксидные наночастицы широко применяются в нелинейной оптике, а также во многих других функциональных устройствах [14]. Их морфология имеет решающее значение для определения свойств металлических наночастиц, таких как резонансная длина волны и нелинейное поглощение [15]. В этом случае лазерная абляция также является мощным инструментом для синтеза

таких наночастиц, включая кремний, диоксид кремния, германий и его оксиды, а также материалы с фазовым переходом [16-20].

При этом до сих пор остается нерешенным вопрос лазерной абляции более сложных материалов, таких как высокоиерархические металл-органические каркасы (МОК), высокоэнтропийные многокомпонентные сплавы, для контролируемого создания наноразмерных источников света и оптических сенсоров. Кроме того, остаются фундаментальные вопросы о взаимодействии таких материалов с интенсивным лазерным излучением в режиме лазерной абляции, ответы на которые позволят выявить взаимосвязь между структурой получаемых наноматериалов и их оптическими свойствами.

Целью диссертации является создание наноразмерных источников когерентного и некогерентного оптического излучения, а также наноразмерных оптических сенсоров посредством лазерной абляции гибридных материалов.

Для достижения данной цели были поставлены и решены следующие задачи:

Задача 1 — подбор металл-органических каркасов, высокоэнтропийных сплавов и сплава несмешивающихся металлов с точки зрения их структуры и температуры плавления, а также проведение полной структурной, химической и оптической характеризации выбранных материалов для установления оптимальных режимов их лазерной абляции.

Задача 2 — исследование процессов взаимодействия когерентного излучения инфракрасного диапазона с кристаллами металл-органических каркасов, высокоэнтропийных сплавов и пленками FeAu в режимах холодной (частота следования импульсов 1 кГц, энергия в импульсе 10 мкДж, длительность импульса 150 фс) и горячей (частота следования импульсов 10 кГц, энергия в импульсе 0,5 мДж, длительность импульса 10 нс) лазерной абляции с последующей оптимизацией процесса абляции для получения нано- и микроразмерных продуктов.

Задача 3 — исследование морфологии, структуры, химического состава и геометрии продуктов лазерной абляции высокоэнтропийных сплавов и FeAu.

Задача 4 — исследование морфологии, структуры, химического состава и геометрии продуктов лазерной абляции металл-органических каркасов.

Задача 5 — исследование взаимодействия оптического излучения с продуктами лазерной абляции металл-органических каркасов и FeAu в линейном режиме с использованием конфокальной оптической спектроскопии рассеяния. Выявление взаимосвязи между структурой получаемых наноматериалов и их линейно-оптическими свойствами.

Задача 6 — исследование взаимодействия оптического излучения с продуктами лазерной абляции металл-органических каркасов и высокоэнтропийных сплавов в нелинейном оптическом режиме с использованием оптической спектроскопии, генерации оптических гармоник и фотолюминесценции. Выявление взаимосвязи между структурой получаемых наноматериалов и их нелинейно-оптическими свойствами.

Методы исследования. Полученные наноматериалы исследовались методами высокоразрешающей просвечивающей и сканирующей электронной микроскопии, элементного анализа, порошковой рентгеновской дифракции, спектроскопии комбинационного рассеяния и люминесцентной конфокальной спектроскопии, а также конфокальной спектроскопии рассеяния.

Научная новизна диссертационной работы отражена в следующих пунктах:

1. Впервые экспериментально показана возможность создания наночастиц сплава FeAu с диаметром от 10 до 300 нм посредством абляции тонких пленок FeAu в атмосфере азота под действием лазерных импульсов с длительностью 200 фс и длиной волны 1030 нм. Установлена обратная зависимость размера получаемых частиц от плотности энергии лазерного излучения: при повышении плотности энергии с 3,3 Дж/см2 до 8,0 Дж/см2 средний размер наночастиц уменьшается с 27 нм до 20 нм.

2. Экспериментально обнаружена зависимость структуры, морфологии и химического состава продуктов лазерной абляции металл-органических каркасов от их температуры разложения и параметров лазерного воздействия (длительности импульса и плотности энергии). Установлено, что при переходе от наносекундных

лазерных импульсов к фемтосекундным лазерным импульсам, в зависимости от температуры разложения металл-органического каркаса начиная с 250 °С, наблюдается формирование гибридных наночастиц, таких как аморфный углерод с металлическими включениями, металлические наночастицы, аморфный металл-органический каркас с включениями металлических наночастиц, аморфный металл-органический каркас и кристаллические наночастицы металл-органического каркаса.

3. Впервые экспериментально показана возможность создания наночастиц высокоэнтропийного сплава (Мп0^е0.2Сг0.2Со0.2№0.2) с диаметром от 100 до 2000 нм методом фемтосекундной лазерной абляции в воздушной атмосфере с длительностью импульсов 200 фс, частотой повторения 1 кГц и плотностью энергии 0,80 Дж/см2.

4. Впервые экспериментально продемонстрирован эффект генерации второй оптической гармоники с длиной волны 523,5 нм наночастицами высокоэнтропийного сплава (Мп0^е0.2Сг0.2Со0.2№0.2) за счет химического беспорядка, выраженного в хаотичном распределении атомов пяти элементов в периодической структуре сплава.

На основе полученных результатов сформулированы следующие положения, выносимые на защиту:

1. Лазерное воздействие на сплав FeAu в атмосферах воздуха и азота фемтосекундными импульсами с длиной волны 1030 нм, длительностью импульсов 200 фс, частотой повторения 1 кГц и плотностью энергии 0,33 Дж/см2 приводит к формированию наночастиц сплава FeAu с диаметром в диапазоне от 10 до 300 нм в результате конденсации парогазовой фазы, возникающей при абляции тонкой пленки сплава FeAu. Полученные наночастицы демонстрируют светорассеяние Ми-типа и при переходе через температуру 700-900 °С изменяется их спектр светорассеяния за счет пространственного перераспределения элементов Fe и Аи в их объеме.

2. Металлизация поверхности силикатного стекла в виде слоя наночастиц меди (толщиной 100 нм), покрытых оболочкой из углерода, происходит в

результате лазерного воздействия на микрокристаллический порошок металл-органического каркаса НКЦЗТ-1 в воздушной атмосфере наносекундными импульсами длительностью 100 нс с длиной волны 1070 нм, частотой повторения 10 кГц и плотностью энергии 1 Дж/см2. Для пленки после лазерного облучения характерно снижение отражения в области 500 нм, снижение зеркального отражения и повышение диффузного отражения под углом 60 градусов в длинноволновой области спектра, и приближение спектральной кривой диффузного отражения к отражению медного образца.

3. Переход от наносекундного лазерного воздействия с длительностью импульса 100 нс к фемтосекундному с длительностью импульса 200 фс на металл-органические каркасы (иЮ-66, 7ГР-8, 7Ш-67, НКШТ-1) с температурой разложения от 250 °С до 590 °С приводит к формированию гибридных наночастиц с диаметром в диапазоне от 10 до 2000 нм, обладающих морфологией аморфного углерода с металлическими включениями, металлических наночастиц, аморфных металл-органических каркасов с включениями металлических наночастиц, аморфных металл-органических каркасов и кристаллических наночастиц металл-органических каркасов, демонстрирующих широкополосную фотолюминесценцию в видимом спектральном диапазоне.

4. Лазерное воздействие на высокоэнтропийный сплав (Мд0^е0.2О-0.2С00.2№0.2) в воздушной атмосфере фемтосекундными импульсами с длиной волны 1047 нм, длительностью 200 фс, частотой повторения 1 кГц и плотностью энергии около 8 Дж/см2 приводит к формированию наночастиц сплава (Мд0^е0.2О-0.2С00.2№0.2) с размерами в диапазоне от 100 нм до 2000 нм, демонстрирующих генерацию второй оптической гармоники на длине волны 523,5 нм, благодаря химическому беспорядку, выраженному в хаотичном распределении атомов пяти элементов в периодической структуре сплава.

Теоретическая значимость.

Результаты диссертационного исследования имеют существенную теоретическую значимость и вносят вклад в развитие следующих направлений:

Расширение фундаментальных представлений о механизмах лазерной абляции гибридных материалов: диссертационное исследование охватывает область взаимодействия лазерного излучения с гибридными сложноорганизованными материалами, результат которого мало предсказуем с позиции физики твердого тела. Однако полученный в работе набор экспериментальных данных позволяет в будущем уточнить модели лазерного взаимодействия с гибридными материалами, а также предсказывать его результат. В частности, исследование показало, что переход от наносекундного (частота следования лазерного импульса 10 кГц, длительность импульса 10 нс) к фемтосекундному (частота следования лазерного импульса 1 кГц, длительность импульса 150 фс) режиму лазерного воздействия значительно влияет на морфологию, размер и химический состав получаемых наночастиц. Этот факт требует уточнения текущих моделей, учитывающих влияние времени взаимодействия с материалом на процессы нагрева и ионизации.

Химический состав исходных МОК оказывает существенное влияние на термодинамику и кинетику лазерной абляции. Это требует введения новых параметров в модели лазерного взаимодействия, учитывающих химические связи в гибридных материалах.

Термическая стабильность МОК напрямую влияет на морфологию, химический состав и размеры наночастиц, полученных в результате лазерной абляции. Это свидетельствует о важной роли термодинамических и кинетических факторов в процессах формирования наночастиц при лазерной абляции.

Развитие теории формирования наночастиц сплавов из элементов с ограниченной взаимной растворимостью: реализован механизм конденсации слаборастворимых элементов ^е и Аи) в единую структуру в форме наночастиц посредством сверх быстрого процесса лазерной абляции (частота следования лазерного импульса 1 кГц, длительность импульса 150 фс) с последующей конденсацией из паров.

Исследование процесса образования наночастиц сплава FeAu с помощью лазерной абляции в различных атмосферах позволяет глубоко изучить механизмы разделения элементов и формирования структур «ядро-оболочка» в наночастицах.

Анализ влияния пространственного распределения элементов в наночастице на оптические свойства свидетельствует о важной роли микроструктуры в определении оптических свойств наноматериалов.

Развитие фундаментальных представлений о нелинейно-оптических свойствах наноматериалов: обнаружен эффект генерации второй оптической гармоники в наночастицах высокоэнтропийных сплавов, которые обладают центросимметричной структурой, запрещающей в первом приближении наблюдать квадратичные нелинейные процессы, что объясняется развитым химическим беспорядком и морфологией на наномасштабе.

Данное открытие свидетельствует о том, что традиционные теоретические модели нелинейной оптики, основанные на идеализированных представлениях о кристаллической структуре, не всегда применимы для описания поведения наноматериалов с развитым химическим беспорядком.

Объектом исследования является:

1.Металл-органические каркасы:

• 7Ш-67 (кобальтовая соль 2-метилимидазола, С^Нло^Со);

• 7Ш-8 (2-метилимидазолцинковая соль, C8Hl0N4Zn);

• НКШТ- 1(Бензол- 1,3,5-трикарбоксилат меди, С18Н6СЩО12);

• иЮ-66 (1,4-дикарбоксибензол циркония, С48Н28032^Г6).

2. Пленки FeAu, созданные методом физическое осаждение паров металлов в вакууме.

3. Высокоэнтропиный сплав (МП0.2 Feo.2Cro.2Coo.2Nio.2).

Практическая значимость

Результаты диссертационного исследования имеют высокую практическую значимость, открывая новые возможности для разработки и создания перспективных наноматериалов и устройств с широким спектром применения (НИРМА 2021):

1. Разработка новых типов оптических сенсоров экстремальных температур (700-900 °С):

Показано, что наночастицы сплава FeAu, полученные лазерной абляцией фемтосекундными импульсами ИК диапазона, демонстрируют характеристики светорассеяния, чувствительные к температуре окружающей среды. Изменение спектра светорассеяния этих наночастиц при переходе через температуру 700900 °С связано с пространственным распределением элементов Fe и Аи в наночастице. Это открывает возможности для создания новых типов оптических сенсоров температуры, применяемых в металлургии, энергетике, аэрокосмической промышленности, а также в научных исследованиях и биомедицинских технологиях.

2. Демонстрация возможности создания функциональных элементов фотоники на основе метал-органических каркасов:

Установлено, что пленка, полученная при наносекундной лазерной абляции, метал-органического каркаса НКЦЗТ-1, представляет собой слой покрытых углеродной оболочкой наночастиц меди, который имеет высокий коэффициент отражения в длинноволновой области спектра. Это открывает перспективы для создания масштабируемых оптических элементов в тепловизионных системах, оптических коммуникационных системах и других областях инфракрасной оптики.

Фотолюминесценция гибридных наночастиц, полученных лазерной абляцией метал-органических каркасов, обеспечивает спектр излучения в видимом диапазоне благодаря диаметру наночастиц от 10 до 300 нм и разнообразной морфологии, включающей аморфный углерод с металлическими включениями, металлические наночастицы, аморфные МОК с включениями металлических наночастиц, аморфный метал-органический каркас и кристаллические наночастицы метал-органического каркаса.

Наночастицы высокоэнтропийного сплава (Мпо^ео.2Сго.2С0о.2№о.2), полученные лазерной абляцией, демонстрируют генерацию второй оптической гармоники.

Продемонстрировано широкополосное излучение в видимом спектре у гибридных наночастиц, полученных при лазерной абляции металл-органических каркасов с температурой разложения от 250 до 510 °C. Такие наночастицы могут использоваться в качестве точечных источников света с высокой эффективностью излучения для оптической микроскопии с настраиваемыми характеристиками излучения, в качестве новых типов оптических сенсоров с повышенной чувствительностью, а также в биологических исследованиях при манипулировании активностью нейронов.

Достоверность полученных результатов обеспечивается широкой вариацией используемых в работе современных методов исследования, и подтверждена многократной воспроизводимостью экспериментальных результатов разработанных методов, а также воспроизводимостью измерений структурных и оптических характеристик с изучаемых материалов. Результаты, полученные в ходе выполнения диссертационной работы, не противоречат ранее опубликованным работам, апробированы на международных научных конференциях, а также опубликованы в международных рецензируемых журналах, включая спецвыпуски и обложки научных журналов.

Апробация результатов работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях:

1. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. Shapes change of PbO nanoparticles produced by laser ablation in liquid. 25-28 August 2019, Ekaterinburg.

2. УМНИК ТЕХНЕТ ФИНАЛ. Разработка технологии создания реактора для синтеза наночастиц. 9 декабря, 2020(онлайн).

3. Международная Пятидесятая научно и учебно-методическая конференция Университета ИТМО. Механизмы структурных преобразований в металл-органических каркасах под действием света 1-4 февраля, 2021, Санкт-Петербург.

4. 4th European Conference on Metal Organic Frameworks and Porous Polymers. Laser ablation of MOFS: the role of the structure on active optical properties of MOF derivatives. 13-15 September 2021, Krakow, Poland.

5. Plathinium. Synthesis and characterization of plasmonic composites (Fe/La)/Au for enhanced optical properties. 13-19 September 2021, Universcience Paris, France.

6. 2022 Sixteenth International Congress on Artificial Materials for Novel Wave Phenomena (Metamaterials). Fabrication of resonant high-entropy alloy nanospheres by the laser ablation technique. 12-17 September 2022, Siena, Italy

7. ANM — Advanced Nanomaterials. Laser-assisted design of functional metal-organic framework derivatives. 27-29 July 2022, Aveiro, Portugal.

8. SPIE Optical Systems Design. Tailoring the nonlinear optical response of high-entropy alloy thin films through compositional and structural modification. 24 June 2024, Strasbourg, France

Личный вклад автора. Диссертация содержит результаты научных исследований, которые были проведены лично автором или в сотрудничестве с коллегами. Вклад автора заключается в следующем: получение и обработка всех оптических экспериментальных данных; обработка большого объема информации по полученным структурным данным; обобщении полученных результатов в общую мировоззренческую картину механизмов тех процессов, которые наблюдались при взаимодействии лазерного излучения с объектами исследования. Помимо этого, автор принимал активное участие в подготовке текста научных статей и лично представлял результаты работы в виде докладов на научных конференциях.

Структура и объем диссертационной работы.

Диссертация состоит из введения, 6 глав и заключение. Полный объем составляет 151 страницу, включая 30 рисунков и 2 таблицы. Список литературы содержит 190 наименований.

Публикации. Основные научные результаты, которые представлены в данной диссертационной работе, были подробно описаны в 9 статьях, индексируемых в таких научных базах данных, как Scopus и Web of Science.

В международных изданиях, индексируемых в базе данных Scopus:

1.Ekaterina Gunina, Nikolaj A. Zhestkij, Maksim Sergeev, Semyon V. Bachinin, Yuri A. Mezenov, Nikita K. Kulachenkov, Maria Timofeeva, Valentina Ivashchenko,

Alexander S. Timin, Sergei A. Shipilovskikh, Anastasia A. Yakubova, Dmitry I. Pavlov, Andrei S. Potapov, Jiang Gong, Laura Khamkhash, Timur Sh. Atabaev, Stéphanie Bruyere, and Valentin A. Milichko. Laser-Assisted Design of MOF-Derivative Platforms from Nano- to Centimeter Scales for Photonic and Catalytic Applications// ACS Applied Materials & Interfac-es. - 2023 - T. 15(40) - C. 47541-47551

2. Ekaterina Gunina, Anna V. Nominé, Semyon V. Bachinin, Alexander I. Solomonov, Mikhail V. Rybin, Sergei A. Shipilovskikh, Salah-Eddine Benrazzouq, Jaafar Ghanbaja, Thomas Gries, Stephanie Bruyère, Alexandre Nominé, Thierry Belmonte, Valentin A. Milichko. FeAu mixing for high-temperature control of light scattering at the nanometer scale// Nanoscale - 2024 -T.16 - C. 2289-2294

3. Ekaterina Gunina, Irina Gorbunova, Sergey Rzhevskiy, Yuliya Kenzhebayeva, Semyon Bachinin, Daria Shipilovskikh, Kseniya Mitusova, Anna Rogova, Alena N. Kulakova, Alexander S. Timin, Sergei Shipilovskikh, Valentin A. Milichko. Inkjet Printing of Biocompatible Luminescent Organic Crystals for Optical Encryption//ACS Applied Optical Materials - 2023 -T.1(12) - C.2013-2020

4. Nikolaj Zhestkij, Anastasiia Efimova, Sergey Rzhevskiy, Yuliya Kenzhebayeva,Semyon Bachinin, Ekaterina Gunina, Maxim Sergeev, Vyacheslav Dyachuk,Valentin A. Milichko. Reversible and Irreversible Laser Interference Patterning of MOF// Crystals- 2022 -T. 12(6) - C. 846.

5. Ekaterina Gunina, Pavel V. Alekseevskiy, Yuliya Kenzhebaeva, Yuri A. Mezenov, Valentin A. Milichko. Detection of extreme temperatures via emission from MOFs of a varied structure //Photonics and Nanostructures - Fundamentals and Applications, - 2024 -T. 58- C. 101225

6. Ekaterina Gunina, Maria Timofeeva, Yuliya A. Kenzhebayeva , Semyon Bachinin, Irina A. Gorbunova, Daria A. Shipilovskikh, Valentin A. Milichko, Sergei A. Shipilovskikh. Thiophene-based thin films with tunable red photoluminescence// Photonics and Nanostructures - Fundamentals and Applications- 2023 -T.56 - C. 101168

7. Ekaterina Gunina, Nikolaj Zhestkij, Semyon Bachinin, Sergey P. Fisenko, Daria. A. Shipilovskikh, Valentin A. Milichko, Sergei A. Shipilovskikh. The influence of substitutes on the room temperature photolumi-nescence of 2-amino-4-oxobut-2-enoic

acid molecular crystals //Photonics and Nanostructures - Fundamentals and Applications-2021 -T.48 - C. 100990

8. Semyon Bachinin, Alexandr Marunchenko, Nikolaj Zhestkij, Ekaterina Gunina, Valentin A. Milichko. Metal-organic framework single crystal infrared photodetector//Photonics and Nanostructures - Fundamentals and Applications. - 2023 -T.55 - C. 101145

9. Salah-Eddine Benrazzouq, Ekaterina Gunina, Svyatoslav Povarov, Jaafar Ghanbaja, Sylvie Migot, Alexandre Nomine, Jean-François Pierson, Valentin Milichko. Tailoring the nonlinear optical response of high-entropy alloy thin films through compositional and structural modification //Advances in Optical Thin Films VIII - 2024

Заключение диссертации по теме «Другие cпециальности», Гунина Екатерина Валентиновна

Заключение

В диссертационной работе были проведены комплексные исследования по лазерной абляции гибридных материалов с целью создания наноразмерных источников света и оптических сенсоров. Были рассмотрены три типа гибридных материалов: сплавы несмешивающихся металлов ^еАи), высокоэнтропийные сплавы и металл-органические каркасы (МОК).

На первом этапе работы был проведен анализ существующих методов синтеза наноматериалов и обоснован выбор лазерной абляции как наиболее перспективного метода для получения наночастиц с контролируемым составом, структурой и оптическими свойствами. Были рассмотрены преимущества лазерной абляции по сравнению с традиционными методами, которые не позволяют в полной мере контролировать характеристики получаемых наночастиц.

В рамках диссертации были проведены экспериментальные исследования по лазерной абляции выбранных гибридных материалов в режимах холодной и горячей абляции. Было установлено, что варьирование параметров лазерного излучения (длительности импульса и частоты повторения) позволяет управлять размером, морфологией и химическим составом получаемых наночастиц.

Исследования оптических свойств наночастиц показали, что продукты лазерной абляции сплавов FeAu демонстрируют зависимость спектров светорассеяния от формы, размера и температуры наночастиц. Это открывает возможности для использования таких наночастиц в качестве оптических сенсоров температуры.

Кроме того, было обнаружено, что наночастицы, полученные лазерной абляцией высокоэнтропийных сплавов и МОК, обладают нелинейно-оптическими свойствами. Они способны к генерации второй гармоники и фотолюминесценции в широком спектральном диапазоне, что делает их перспективными материалами для создания наноразмерных источников света.

Полученные результаты подтверждают положения, выносимые на защиту. Таким образом, поставленные в диссертационной работе задачи были успешно решены, а цель работы достигнута.

Результаты исследований, полученные в рамках данной работы, имеют значимую научную и практическую ценность и открывают новые перспективы для развития области нанооптики и создания передовых оптических устройств и сенсоров.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Гунина Екатерина Валентиновна, 2024 год

Список цитируемой литературы

1. Wang H., Tran D., Qian J., Ding F., Losic D. MoS2/graphene composites as promising materials for energy storage and conversion applications. Adv. Mater. Interface. 2019. Т. 6, № 20. С. 1900915.

2. Kim T.S., Lee Y., Xu W., Kim Y.H., Kim M. и др. Direct-printed nanoscale metal-oxide-wire electronics. Nano Energy. 2019. Т. 58. С. 437-446.

3. Chorsi M.T., Curry E.J., Chorsi H.T., Das R., Baroody J. и др. Piezoelectric biomaterials for sensors and actuators. Adv. Mater. 2019. Т. 31, № 1. С. 1802084.

4. Dong W., Liu H., Behera J.K., Lu L., Ng R.J.H. и др. Wide bandgap phase change material tuned visible photonics. Adv. Funct. Mater. 2019. Т. 29, № 6. С. 1806181.

5. Joe D.J., Kim S., Park J.H., Park D.Y., Lee H.E. и др. Laser-material interactions for flexible applications. Adv. Mater. 2017. Т. 29, № 26. С. 1606586.

6. Bian J., Zhou L., Wan X., Zhu C., Yang B. и др. Laser transfer, printing, and assembly techniques for flexible electronics. Adv. Electron. Mater. 2019. Т. 5, № 7. С.1800900.

7. Palneedi H., Park J.H., Maurya D., Peddigari M., Hwang G.T. и др. Laser irradiation of metal oxide films and nanostructures: applications and advances. Adv. Mater. 2018. Т. 30, № 14. С. 1705148.

8. Hong S., Lee H., Yeo J., Ko S.H. Digital selective laser methods for nanomaterials: from synthesis to processing. Nano Today. 2016. Т. 11, № 5. С. 547-564.

9. Yang C., Huang Y., Cheng H., Jiang L., Qu L. Rollable, stretchable, and reconfigurable graphene hygroelectric generators. Adv. Mater. 2019. Т. 31, № 2. С. 1805705.

10. Sapra N.V., Yang K.Y., Vercruysse D., Leedle K.J., Black D.S. и др. On-chip integrated laser-driven particle accelerator. Science. 2020. Т. 367, № 6473. С. 79.

11. Sergeev A.A., Pavlov D.V., Kuchmizhak A.A., Lapine M.V., Yiu W.K. и др. Tailoring spontaneous infrared emission of HgTe quantum dots with laser-printed plasmonic arrays. Light-Sci. Appl. 2020. Т. 9, № 1. С. 16.

12. Zelenka C., Kamp M., Strohm K., Kadoura A., Johny J., Koch R., Kienle L. arXiv. 2022.

13. Magomedov M. N. Solid State Sci. 2021. 120. C. 106721.

14. Kamp M., Tymoczko A., Schürmann U., Jakobi J., Rehbock C., Rätzke K., Barcikowski S., Kienle L. Cryst. Growth Des. 2018. T. 18. C. 5434-5440.

15. Kamp M., Tymoczko A., Popescu R., Schürmann U., Nadarajah R., Gökce B., Rehbock C., Gerthsen D., Barcikowski S., Kienle L. Nanoscale Adv. 2020. T. 2. C. 3912-3920.

16. Johny J., Prymak O., Kamp M., Calvo F., Kim S.H., Tymoczko A., El-Zoka A., Rehbock C., Schürmann U., Gault B., Kienle L., Barcikowski S. Nano Res. 2022. T. 15. C. 581-592.

17. Tymoczko A., Kamp M., Prymak O., Rehbock C., Jakobi J., Schürmann U., Kienle L., Barcikowski S. Nanoscale. 2018. T. 10. C. 16434-16437.

18. Zhou H.C., Long J.R., Yaghi O.M. Introduction to metal-organic frameworks. Chem. Rev. 2012. T. 112, № 2. C. 673-674.

19. Sharmin E., Zafar F. Introductory Chapter: metal-organic frameworks (MOFs). Metal-organic frameworks. InTech. 2016. C. 1-16.

20. Butova V.V.E., Soldatov M.A., Guda A.A., Lomachenko K.A., Lamberti C. Metal-organic frameworks: structure, properties, methods of synthesis and characterization. Russ. Chem. Rev. 2016. T. 85, № 3. C. 280.

21. Kumar S., Jain S., Nehra M., Dilbaghi N., Marrazza G., Kim K.H. Green synthesis of metal-organic frameworks: A state-of-the-art review of potential environmental and medical applications. Coord. Chem. Rev. 2020. T. 420. C. 213407.

22. Qian Q., Asinger P.A., Lee M.J., Han G., Mizrahi Rodriguez K., Lin S., Benedetti F.M., Wu A.X., Chi W.S., Smith Z.P. MOF-based membranes for gas separations. Chem. Rev. 2020. T. 120, № 16. C. 8161-8266.

23. Furukawa H., Cordova K.E., O'Keeffe M., Yaghi O.M. The chemistry and applications of metal-organic frameworks. Science. 2013. T. 341, № 6149. C. 1230444.

24. Lu W., Wei Z., Gu Z.Y., Liu T.F., Park J., Park J., Tian J., Zhang M., Zhang Q., Gentle T., III h gp. Tuning the structure and function of metal-organic frameworks via linker design. Chem. Soc. Rev. 2014. T. 43, № 16. C. 5561-5593.

25. Almeida Paz F.A., Klinowski J., Vilela S.M.F., Tome J.P.C., Cavaleiro J.A.S., Rocha J. Ligand design for functional metal-organic frameworks. Chem. Soc. Rev. 2012. T. 41, № 3. C. 1088-1110.

26. Yasin G., Ibrahim S., Ajmal S., Ibraheem S., Ali S., Nadda A.K., Zhang G., Kaur J., Maiyalagan T., Gupta R.K., Kumar A. Tailoring of electrocatalyst interactions at interfacial level to benchmark the oxygen reduction reaction. Coord. Chem. Rev. 2022. T. 469. C. 214669.

27. Kumar A., Ibraheem S., Anh Nguyen T., Gupta R.K., Maiyalagan T., Yasin G. Molecular-MN4 vs atomically dispersed MN4-C electrocatalysts for oxygen reduction reaction. Coord. Chem. Rev. 2021. T. 446. C. 214122.

28. Kumar A., Yasin G., Tabish M., Kumar Das D., Ajmal S., Kumar Nadda A., Zhang G., Maiyalagan T., Saad A., Gupta R.K. h gp. A catalyst-free preparation of conjugated poly ironphthalocyanine and its superior oxygen reduction reaction activity. Chem. Eng. J. 2022. T. 445. C. 136784.

29. Yang Y., Ajmal S., Zheng X., Zhang L. Efficient nanomaterials for harvesting clean fuels from electrochemical and photoelectrochemical CO2 reduction. Sustain. Energy Fuels. 2018. T. 2, № 3. C. 510-537.

30. Nadeem M., Yasin G., Bhatti M.H., Mehmood M., Arif M., Dai L. Pt-M bimetallic nanoparticles (M= Ni, Cu, Er) supported on metal organic framework-derived N-doped nanostructured carbon for hydrogen evolution and oxygen evolution reaction. J. Power Sources. 2018. T. 402. C. 34-42.

31. Yasin G., Ibraheem S., Ali S., Arif M., Ibrahim S., Iqbal R., Kumar A., Tabish M., Mushtaq M.A., Saad A. h gp. Defectsengineered tailoring of tri-doped interlinked metal-free bifunctional catalyst with lower gibbs free energy of OER/HER intermediates for overall water splitting. Mater. Today Chem. 2022. T. 23. C. 100634.

32. Xie L.S., Skorupskii G., Dinca M. Electrically conductive metal-organic frameworks. Chem. Rev. 2020. T. 120, № 16. C. 8536-8580.

33. Chakraborty G., Park I.H., Medishetty R., Vittal J.J. Twodimensional metal-organic framework materials: Synthesis, structures, properties and applications. Chem. Rev. 2021. T. 121, № 7. C. 3751-3891.

34. Zhang X., Chen Z., Liu X., Hanna S.L., Wang X., TaheriLedari R., Maleki A., Li P., Farha O.K. A historical overview of the activation and porosity of metal-organic frameworks. Chem. Soc. Rev. 2020. T. 49, № 20. C. 7406-7427.

35. Li X., Yang X., Xue H., Pang H., Xu Q. Metal-organic frameworks as a platform for clean energy applications. Energy Chem. 2020. T. 2, № 2. C. 100027.

36. Tong P., Liang J., Jiang X., Li J. Research progress on metalorganic framework composites in chemical sensors. Crit. Rev. Anal. Chem. 2020. T. 50, № 4. C. 376-392.

37. Zhu M., Wu X., Niu B., Guo H., Zhang Y. Fluorescence sensing of 2, 4, 6-trinitrophenol based on hierarchical IRMOF-3 nanosheets fabricated through a simple one-pot reaction. Appl. Organomet. Chem. 2018. T. 32, № 5. C. e4333.

38. Abedi S., Tehrani A.A., Morsali A. Mechanochemical synthesis of isoreticular metal-organic frameworks and comparative study of their potential for nitrobenzene sensing. New J. Chem. 2015. T. 39, № 7. C. 5108-5111.

39. Hong S., Lee H., Yeo J., Ko S.H. Nano Today. 2016. T. 11. C. 547.

40. Su B.-W., Zhang X.-L., Xin W., Guo H.-W., Zhang Y.-Z., Liu Z.-B., Tian J.-G. J. Mater. Chem. C. 2021. T. 9. C. 2599.

41. Yang T., Lin H., Jia B. Front. Optoelectron. 2018. T. 11. C. 2.

42. Yuan Y., Jiang L., Li X., Zuo P., Zhang X., Lian Y., Ma Y., Liang M., Zhao Y., Qu L. Adv. Mater. 2022. T. 34. C. 2110013.

43. Liu H., Sun Z., Chen Y., Zhang W., Chen X., Wong C.-P. ACS Nano. 2022. T. 16. C. 10088.

44. Rodriguez R.D., Murastov G.V., Lipovka A., Fatkullin M.I., Nozdrina O., Pavlov S.K., Postnikov P.S., Chehimi M.M., Chen J.-J., Sheremet E. Carbon N. Y. 2019. T. 151. C. 148.

45. Kumar R., Pérez del Pino A., Sahoo S., Singh R.K., Tan W.K., Kar K.K., Matsuda A., Joanni E. Prog. Energy Combust. Sci. 2022. T. 91. C. 100981.

46. Hong S., Lee H., Yeo J., Ko S.H. Nano Today. 2016. T. 11. C. 547.

47. Theerthagiri J., Karuppasamy K., Lee S.J., Shwetharani R., Kim H.-S., Pasha S.K.K., Ashokkumar M., Choi M.Y. Light: Sci. Appl. 2022. T. 11. C. 250.

48. Palneedi H., Park J.H., Maurya D., Peddigari M., Hwang G.-T., Annapureddy V., Kim J.-W., Choi J.-J., Hahn B.-D., Priya S., Lee K.J., Ryu J. Adv. Mater. 2018. T. 30. C. 1705148.

49. Brown M.S., Arnold C.B. Laser Precision Microfabrication. Springer. Berlin, Heidelberg. 2010. C. 91-120.

50. Brown M.S., Arnold C.B. Laser Precision Microfabrication. Springer. Berlin, Heidelberg. 2010. C. 91-120.

51. Yang X., Zhang Y., Liaw P.K. Microstructure and compressive properties of TiZrNbMoVx high-entropy alloys. Proc. Eng. 2012. C. 292-298.

52. Yeh J.W. Recent progress in high-entropy alloys. Presentation at Changsha meeting. 2011.

53. Zhang Y., Wang X.F., Chen G.L., Qiao Y. Effect of Ti on microstructure and properties of CoCrCuFeNiTix high-entropy alloys. Ann. Chim. Sci. Mater. 2006. T. 31, № 6. C. 699-709.

54. Yeh J.W., Lin S.J., Chin T.S., Gan J.Y., Chen S.K., Shun T.T. h gp. Formation of simple crystal structures in Cu-Co-Ni-Cr-Al-Fe-Ti-V alloys with multiprincipal metallic elements. Metall. Mater. Trans. A. 2004. T. 35, № 8. C. 25332536.

55. Zhou Y.J., Zhang Y., Wang Y.L., Chen G.L. Solid solution alloys of AlCoCrFeNiTix with excellent room-temperature mechanical properties. Appl. Phys. Lett. 2007. T. 90, № 18. C. 181904.

56. Wang X.F., Zhang Y., Qiao Y., Chen G.L. Novel microstructure and properties of multicomponent CoCrCuFeNiTix alloys. Intermetallics. 2007. T. 15, № 3. C. 357-362.

57. Senkov O.N., Wilks G.B., Scott J.M., Miracle D.B. Mechanical properties of Nb25Mo25Ta25W25 and V20Nb20Mo20Ta20W20 refractory high entropy alloys. Intermetallics. 2011. T. 19. C. 698-706.

58. Singh S., Wanderka N., Murty B.S., Glatzel U., Banhart J. Decomposition in multi-component AlCoCrCuFeNi high-entropy alloy. Acta Mater. 2011. T. 59. C. 182190.

59. Senkov O.N., Wilks G.B., Miracle D.B., Chuang C.P., Liaw P.K. Refractory high-entropy alloys. Intermetallics. 2010. T. 18, № 9. C. 1758-1765.

60. Zhang Y., Zhou Y.J., Lin J.P., Chen G.L., Liaw P.K. Solid-solution phase formation rules for multi-component alloys. Adv. Eng. Mater. 2008. T. 10, № 6. C. 534538.

61. Li C., Li J.C., Zhao M., Jiang Q. Effect of alloying elements on microstructure and properties of multiprincipal elements high-entropy alloys. J. Alloy Compd. 2009. T. 475, № 1-2. C. 752-757.

62. Chang H.W., Huang P.K., Davison A., Yeh J.W., Tsau C.H., Yang C.C. Nitride films deposited from an equimolar AlCrMoSiTi alloy target by reactive direct current magnetron sputtering. Thin Solid Films. 2008. T. 516, № 18. C. 6402-6408.

63. Zhang Y., Chen G.L., Gan C.L. Phase change and mechanical behaviors of TixCoCrFeNiCu1-yAly high entropy alloys. J. ASTM Int. 2010. T. 7, № 5. C. 102527.

64. Zhang Y. Mechanical properties and structures of high entropy alloys and bulk metallic glasses composites. Mater. Sci. Forum. 2010. T. 654-656. C. 1058-1061.

65. Zhang Y., Zhou Y.J. Solid solution formation criteria for high entropy alloys. Mater. Sci. Forum. 2007. T. 561-565. C. 1731-1739.

66. Zhang Y., Zhou Y.J., Hui X.D., Wang M.L., Chen G.L. Minor alloying behavior in bulk metallic glasses and high-entropy alloys. Sci. China, Ser. G. 2008. T. 51, № 4. C. 427-437.

67. Cai H., Zhang H., Zheng H. Soft magnetic devices applied for low zero excursion four-mode ring laser gyro. IEEE Trans. Magn. 2007. T. 43, № 6. C. 26862688.

68. Zhang H., Pan Y., He Y., Jiao H. Microstructure and properties of 6FeNiCoSiCrAlTi high-entropy alloy coating. Appl. Surf. Sci. 2011. T. 257, № 6. C. 2259-2263.

69. Lin C., Tsai H., Bor H. Effect of aging treatment on microstructure and properties of high-entropy Cu0.5CoCrFeNi alloy. Intermetallics. 2010. Т. 18. С. 12441250.

70. Lin C., Tsai H. Evolution of microstructure, hardness, and corrosion properties of high-entropy Al0.5CoCrFeNi alloy. Intermetallics. 2011. Т. 19, № 3. С. 288-294.

71. Yang X., Zhang Y. Prediction of high-entropy stabilized solid solution in multi-component alloys. Mater. Phys. Chem. 2012. Т. 132, № 2-3. С. 233-238.

72. Greer A.L. Confusion by design. Nature. 1993. Т. 366. С. 303.

73. Canton B., Audebert F., Galano M., Kim K.B., Warren P.J. Novel multicomponent alloys. Warren J. Metastable Nanocryst. Mater. 2005. Т. 24-25. С. 1-6.

74. Canton B. Stable and metastable multicomponent alloys. Ann. Chim. Sci. Mater. 2007. Т. 32. С. 245-256.

75. Yeh J.W. Private discussion. 2012.

76. Cantor B., Chang I.T.H., Knight P., Vincent A.J.B. Microstructural development in equiatomic multicomponent alloys. Mater. Sci. Eng. A. 2004. Т. 375377. С. 213-218.

77. Yeh J.W., Chen S.K., Lin S.J., Gan J.Y., Chin T.S., Shun T.T. и др. Nanostructured high-entropy alloys with multiple principal elements: novel alloy design concepts and outcomes. Adv. Eng. Mater. 2004. Т. 6, № 5. С. 299-303.

78. Cantor B. High-entropy alloys. В кн.: Encyclopedia of materials: science and technology; Buschow K.H.J., Cahn R.W., Flemings M.C., Ilschner B., Kramer E.J., Mahajan S., Veyssiere P., редакторы. ISBN 978-0-08-043152-9 (last update October 2011).

79. Yeh J.W. Recent progress in high-entropy alloys. Ann. Chim. Sci. Mater. 2006. Т. 31, № 6. С. 633-648.

80. Gao M.C., Ünlü N., Mihalkovic M., Widom M., Shiflet G.J. Glass formation, phase equilibria, and thermodynamic assessment of the Al-Ce-Co system assisted by first-principles energy calculations. Metall. Mater. Trans. A. 2007. Т. 38, № 10. С. 2540-2551.

81. Zhang Y., Yang X., Liaw P.K. Alloy design and properties optimization of high-entropy alloys. JOM. 2012. T. 64, № 7. C. 830-838.

82. Martyushev L.M., Seleznev V.D. Maximum entropy production principle in physics, chemistry and biology. Phys. Rep. 2006. T. 426. C. 1-45.

83. Murty B.S., Yeh J.-W., Ranganathan S. High-entropy alloys. 2014.

84. Yeh J.-W. Recent progress in high entropy alloys. Ann. Chim. Sci. Mat. 2006. T. 31. C. 633-648.

85. Yeh J.-W., Chen S.-K., Gan J.-W., Lin S.-J., Chin T.-S., Shun T.-T., Tsau C.-H., Chang S.-Y. Formation of simple crystal structures in Cu-Co-Ni-Cr-Al-Fe-Ti-V alloys with multiprincipal metallic elements. Metall. Mater. Trans. A. 2004. T. 35A. C. 2533-2536.

86. Yeh J.-W. Recent progress in high entropy alloys. Ann. Chim. Sci. Mat. 2006. T. 31. C. 633-648.

87. Tsai K.-Y., Tsai M.-H., Yeh J.-W. Sluggish diffusion in Co-Cr-Fe-Mn-Ni high-entropy alloys. Acta Mater. 2013. T. 61. C. 4887-4897.

88. Ranganathan S. Alloyed pleasures: Multimetallic cocktails. Curr. Sci. 2003. T. 85. C. 1404-1406.

89. Ranganathan S. Personal Communication. 2015.

90. Cantor B., Chang I.T.H., Knight P., Vincent A.J.B. Microstructural development in equiatomic multicomponent alloys. Mater. Sci. Eng. A. 2004. T. 375. C. 213-218.

91. Otto F., Yang Y., Bei H., George E.P. Relative effects of enthalpy and entropy on the phase stability of equiatomic high-entropy alloys. Acta Mater. 2013. T. 61. C. 2628-2638.

92. Gali A., George E.P. Tensile properties of high- and medium-entropy alloys. Intermetallics. 2013. T. 39. C. 74-78.

93. Bhattacharjee P.P. h gp. Microstructure and texture evolution during annealing of equiatomic CoCrFeMnNi high-entropy alloy. J. Alloys. Compd. 2014. T. 587. C. 544-552.

94. Salishchev G.A. h gp. Effect of Mn and V on structure and mechanical properties of high-entropy alloys based on CoCrFeNi system. J. Alloys. Compd. 2014. T. 591. C. 11-21.

95. Stepanov N.D. h gp. High temperature deformation behavior and dynamic recrystallization in CoCrFeMnNi high entropy alloy. Mater. Sci. Eng. A. 2015. T. 636. C.188-195.

96. Otto F. h gp. Decomposition of the single-phase high-entropy alloy CrMnFeCoNi after prolonged anneals at intermediate temperatures. Acta Mater. 2016. T. 112. C. 40-52.

97. Otto F., Hanold N.L., George E.P. Microstructural evolution after thermomechanical processing in an equiatomic single-phase CoCrFeMnNi high-entropy alloy with special focus on twin boundaries. Intermetallics. 2014. T. 54. C. 39-48.

98. Laplanche G., Horst O., Otto F., Eggeler G., George E.P. Microstructural evolution of a CoCrFeMnNi high-entropy alloy after swaging and annealing. J. Alloys. Compd. 2015. T. 647. C. 548-557.

99. Schuh B. h gp. Mechanical properties, microstructure and thermal stability of a nanocrystalline CoCrFeMnNi high-entropy alloy after severe plastic deformation. Acta Mater. 2015. T. 96. C. 258-268.

100. Laurent-Brocq M. h gp. Insights into the phase diagram of the CrMnFeCoNi high entropy alloy. Acta Mater. 2015. T. 88. C. 355-365.

101. Ding J., Yu Q., Asta M., Ritchie R.O. Tunable stacking fault energies by tailoring local chemical order in CrCoNi medium-entropy alloys. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2018. T. 115. C. 8819-8924.

102. Laplanche G., Kostka A., Horst O.M., Eggeler G., George E.P. Microstructure evolution and critical stress for twinning in the CrMnFeCoNi high-entropy alloy. Acta Mater. 2016. T. 118. C. 152-163.

103. Gludovatz B. h gp. A fracture-resistant high-entropy alloy for cryogenic applications. Science. 2014. T. 345. C. 1153-1158.

104. Otto F. h gp. The influences of temperature and microstructure on the tensile properties of a CoCrFeMnNi high-entropy alloy. Acta Mater. 2013. T. 61. C. 5743-5755.

105. Laplanche G., Kostka A., Horst O.M., Eggeler G., George E.P. Microstructure evolution and critical stress for twinning in the CrMnFeCoNi high-entropy alloy. Acta Mater. 2016. T. 118. C. 152-163.

106. Okamoto N.L. h gp. Size effect, critical resolved shear stress, stacking fault energy, and solid solution strengthening in the CrMnFeCoNi high-entropy alloy. Sci. Rep. 2016. T. 6. C. 35863.

107. Zhang Z.J. h gp. Nanoscale origins of the damage tolerance of the high-entropy alloy CrMnFeCoNi. Nat. Commun. 2015. T. 6. C. 10143.

108. Yao Y.G. h gp. Carbothermal shock synthesis of high-entropy-alloy nanoparticles. Science. 2018. T. 359. C. 1489-1494.

109. Gao S.J. h gp. Synthesis of high-entropy alloy nanoparticles on supports by the fast moving bed pyrolysis. Nat. Commun. 2020. T. 11. C. 2016.

110. Liu M.M. h gp. Entropy-maximized synthesis of multimetallic nanoparticle catalysts via a ultrasonication-assisted wet chemistry method under ambient conditions. Adv. Mater. Interfaces. 2019. T. 6. C. 1900015.

111. Glasscott M.W. h gp. Electrosynthesis of high-entropy metallic glass nanoparticles for designer, multi-functional electrocatalysis. Nat. Commun. 2019. T. 10. C. 2650.

112. Cantor B., Chang I.T.H., Knight P., Vincent A.J.B. Mater. Sci. Eng. A. 2004. T. 375-377. C. 213-218.

113. Yeh J.W., Chen S.K., Lin S.J., Gan J.Y., Chin T.S., Shun T.T., Tsau C.H., Chang S.Y. Adv. Eng. Mater. 2004. T. 6. C. 299-303.

114. Chen T.K., Shun T.T., Yeh J.W., Wong M.S. Surf. Coat. Technol. 2004. T. 188-189. C. 193-200.

115. Rost C.M., Sachet E., Borman T., Moballegh A., Dickey E.C., Hou D., Jones J.L., Curtarolo S., Maria J.-P. Nat. Commun. 2015. T. 6. C. 8485.

116. Huang Y.-S., Chen L., Lui H.-W., Cai M.-H., Yeh J.-W. Mater. Sci. Eng. A. 2007. T. 457. C. 77-83.

117. Braic M., Braic V., Balaceanu M., Zoita C.N., Vladescu A., Grigore E. Surf. Coat. Technol. 2010. T. 204. C. 2010-2014.

118. Malinovskis P., Fritze S., Riekehr L., von Fieandt L., Cedervall J., Rehnlund D., Nyholm L., Lewin E., Jansson U. Mater. Design. 2018. Т. 149. С. 51-62.

119. Jansson U., Lewin E. Thin Solid Films. 2019. Т. 688. С. 137411. h

120. Gild J., Zhang Y., Harrington T., Jiang S., Hu T., Quinn M.C., Mellor W.M., Zhou N., Vecchio K., Luo J. Sci. Rep. 2016. Т. 6. С. 37946. https://doi.org/10.1038/srep37946

121. Mayrhofer P.H., Kirnbauer A., Ertelthaler P., Koller C.M. Scr. Mater. 2018. Т. 149. С. 93-97.

122. Gild J., Braun J., Kaufmann K., Marin E., Harrington T., Hopkins P., Vecchio K., Luo J. J. Mater. 2019. Т. 5. С. 337-343.

123. Miracle D.B., Senkov O.N. Acta Mater. 2017. Т. 122. С. 448-511.

124. Zhang Y., Zuo T.T., Tang Z., Gao M.C., Dahmen K.A., Liaw P.K., Lu Z.P. Prog. Mater. Sci. 2014. Т. 61. С. 1-93.

125. Pogrebnjak A.D., Bagdasaryan A.A., Yakushchenko I.V., Beresnev V.M. Russ. Chem. Rev. 2014. Т. 83. С. 1027.

126. Li W., Liu P., Liaw P.K. Mater. Res. Lett. 2018. Т. 6. С. 199-229.

127. Oses C., Toher C., Curtarolo S. Nat. Rev. Mater. 2020. Т. 5. С. 259-309.

128. Guo S., Hu Q., Ng C., Liu C.T. Intermetallics. 2013. Т. 41. С. 96-103.

129. Mittemeijer E.J. Fundamentals of Materials Science. Springer-Verlag. Berlin. 2011.

130. Inoue A. Acta Mater. 2000. Т. 48. С. 279-306.

131. Ye Y.F., Zhang Y.H., He Q.F., Zhuang Y., Wang S., Shi S.Q., Hu A., Fan J., Yang Y. Acta Mater. 2018. Т. 150. С. 182-194.

132. Owen L.R., Jones N.G. J. Mater. Res. 2018. Т. 33. С. 2954-2969.

133. Ettmayer P., Lengauer W. В кн.: Encyclopedia of Inorganic Chemistry, Vol. 5; King R.B., редактор. John Wiley & Sons Ltd.. Chichester. 1994. С. 2498-2514.

134. Enomoto M. J. Phase Equilib. 1996. Т. 17. С. 248-252.

135. Häglund J., Fernández Guillermet A., Grimvall G., Körling M. Phys. Rev. B. 1993. Т. 48. С. 11685-11691.

136. Aylward G., Findlay T. SI Chemical Data, 4th ed.; Jacaranda Wiley Ltd.: Milton, 1998.

137. Tessier F., Navrotsky A., Niewa R., Leineweber A., Jacobs H., Kikkawa S., Takahashi M., Kanamaru F., DiSalvo F.J. Solid State Sci. 2000. T. 2. C. 457-462.

138. Weast R.C. Handbook of Chemistry and Physics; The Chemical Rubber Company: Cleveland, OH, 1971.

139. Patscheider J. MRS Bull. 2003. T. 28. C. 180-183.

140. Abrikosov I.A., Knutsson A., Alling B., Tasnadi F., Lind H., Hultman L., Oden M. Materials. 2011. T. 4. C. 1599-1618.

141. Jansson U., Lewin E. Thin Solid Films. 2013. T. 536. C. 1-24.

142. Schneider J.M. Paper presented at the ICMCTF-46 Conference, San Diego, CA, USA, 19-24 May 2019.

143. Cantor B., Chang I.T.H., Knight P., Vincent A.J.B. Microstructural development in equiatomic multicomponent alloys. Mater. Sci. Eng. A. 2004. T. 375. C. 213-218.

144. Gao S.J. h gp. Synthesis of high-entropy alloy nanoparticles on supports by the fast moving bed pyrolysis. Nat. Commun. 2020. T. 11. C. 2016.

145. Du D., Liu X., Korn G., Squier J., Mourou G. Laser-induced breakdown by impact ionization in SiO2 with pulse widths from 7 ns to 150 fs. Appl. Phys. Lett. 1994. T. 64. C. 3071-3073.

146. Du D., Liu X., Mourou G. Reduction of multi-photon ionization in dielectrics due to collisions. Appl. Phys. B. 1996. T. 63. C. 617-621.

147. Lenzner M. h gp. Femtosecond optical breakdown in dielectrics. Phys. Rev. Lett. 1998. T. 80. C. 4076-4079.

148. Lenzner M., Krausz F., Krüger J., Kautek W. Photoablation with sub-10 fs laser pulses. Appl. Surf. Sci. 2000. T. 154-155. C. 11-16.

149. Lipovka A., Garcia A., Abyzova E. h gp. Laser Processing of Emerging Nanomaterials for Optoelectronics and Photocatalysis. Adv. Optical Mater. 2024.

150. Rodriguez R.D., Shchadenko S., Murastov G., Lipovka A., Fatkullin M., Petrov I., Tran T.-H., Khalelov A., Saqib M., Villa N.E., Bogoslovskiy V., Wang Y., Hu

C.-G., Zinovyev A., Sheng W., Chen J.-J., Amin I., Sheremet E. Adv. Funct. Mater. 2021. T. 31. C. 2008818.

151. Ren A., Zou J., Lai H., Huang Y., Yuan L., Xu H., Shen K., Wang H., Wei S., Wang Y., Hao X., Zhang J., Zhao D., Wu J., Wang Z. Mater. Horiz. 2020. T. 7. C. 1901.

152. Kojima A., Teshima K., Shirai Y., Miyasaka J. Organometal halide perovskites as visible-light sensitizers for photovoltaic cells. J. Am. Chem. Soc. 2009. T. 131. C. 6050-6051.

153. Pierson H.O. Handbook of Refractory Carbides and Nitride: Properties, Characteristics, Processing, and Applications. Noyes Publications: Park Ridge, 1996.

154. Tsai K.-Y., Tsai M.-H., Yeh J.-W. Sluggish diffusion in Co-Cr-Fe-Mn-Ni high-entropy alloys. Acta Mater. 2013. T. 61. C. 4887-4897.

155. Stoian R. h gp. Surface charging and impulsive ion ejection during ultrashort pulsed laser ablation. Phys. Rev. Lett. 2002. T. 88. C. 097603.

156. Bulgakova N.M., Stoian R., Rosenfeld A., Hertel I.V., Campbell E.E.B. Electronic transport and consequences for material removal in ultrafast pulsed laser ablation of materials. Phys. Rev. B. 2004. T. 69. C. 054102.

157. Varkentina N., Sanner N., Lebugle M., Sentis M., Uteza O. Absorption of a single 500 fs laser pulse at the surface of fused silica: Energy balance and ablation efficiency. J. Appl. Phys. 2013. T. 114. C. 173105.

158. Anisimov S.I., Kapeliovich B.L., Perelman T.L. Zh. Eksp. Teor. Fiz. 1974. T. 39. C. 375-377.

159. Harrington T.J. h gp. Phase stability and mechanical properties of novel high entropy transition metal carbides. Acta Mater. 2019. T. 166. C. 271-280.

160. Povarnitsyn M.E., Itina T.E. Appl. Phys. A. 2014. T. 117. C. 175-182.

161. Fabbro R., Fournier J., Ballard P., Devaux D., Virmont J. J. Appl. Phys. 1990. T. 68. C. 775-784.

162. Amendola V., Scaramuzza S., Carraro F., Cattaruzza E. J. Colloid Interface Sci. 2017. T. 489. C. 18-27.

163. Lin Z., Yue J., Liang L., Tang B., Liu B., Ren L., Li Y., Jiang L. Appl. Surf. Sci. 2020. T. 504. C. 144461.

164. Tymoczko A., Kamp M., Prymak O., Rehbock C., Jakobi J., Schürmann U., Kienleb L., Barcikowski S. Nanoscale. 2018. T. 10. C. 16434-16437.

165. Efremova M.V., Spasova M., Heidelmann M., Grebennikov I.S., Li Z., Garanina A.S., Tcareva I.O., Savchenko A.S., Farle M., Klyachko N.L., Majouga A.G., Wiedwald U. Nanoscale. 2021. T. 13. C. 10402.

166. Amendola V., Scaramuzza S., Carraro F., Cattaruzza E. J. Colloid Interface Sci. 2017. T. 489. C. 18-27.

167. Kamp M., Tymoczko A., Popescu R., Schürmann U., Nadarajah R., Gökce B., Rehbock C., Gerthsen D., Barcikowski S., Kienle L. Nanoscale Adv. 2020. T. 2. C. 3912-3920.

168. Vernieres J., Steinhauer S., Zhao J., Chapelle A., Menini P., Dufour N., Diaz R.E., Nordlund K., Djurabekova F., Grammatikopoulos P., Sowwan M. Adv. Funct. Mater. 2017. C. 1605328.

169. Zhuravlev I.A., Barabash S.V., An J.M., Belashchenko K.D. Phys. Rev. B. 2017. T. 96. C. 134109.

170. Karsakova M., Shchedrina N., Karamyants A., Ponkratova E., Odintsova G., Zuev D. Langmuir. 2023. T. 39. C. 204-210.

171. Zywietz U., Evlyukhin A.B., Reinhardt C., Chichkov B.N. Nat. Commun. 2014. T. 5. C. 3402.

172. Pavlov D.I., Ryadun A.A., Potapov A.S. A Zn(II)-Based Sql Type 2D Coordination Polymer as a Highly Sensitive and Selective Turn-On Fluorescent Probe for Al3+. Molecules. 2021. T. 26. C. 7392.

173. Yan W., Haoqing J., Wendi Y., Chengbin Z., Yucong X., Hengjiang C., Lin T., Gary J.C., Jianhua H., Hexiang D. High-Entropy-Alloy Nanoparticles Synthesized by Laser Metallurgy Using a Multivariate MOF. Mater. Chem. Front. 2022. T. 6. C. 2796-2802.

174. Basnayake S.A., Su J., Zou X., Balkus K.J. Carbonate-Based Zeolitic Imidazolate Framework for Highly Selective CO2 Capture. Inorg. Chem. 2015. T. 54. C. 1816-1821.

175. Cavka J.H., Jakobsen S., Olsbye U., Guillou N., Lamberti C., Bordiga S., Lillerud K.P. A New Zirconium Inorganic Building Brick Forming Metal Organic Frameworks with Exceptional Stability. J. Am. Chem. Soc. 2008. T. 130. C. 13850-13851.

176. Thapliyal V., Alabdulkarim M.E., Whelan D.R., Mainali B., Maxwell J.L. A Concise Review of the Raman Spectra of Carbon Allotropes. Diamond Relat. Mater. 2022. T. 127. C. 109180.

177. Shanks K., Senthilarasu S., Mallick T.K. Optics for concentrating photovoltaics: Trends, limits and opportunities for materials and design. Renewable Sustainable Energy Rev. 2016. T. 60. C. 394-407.

178. Guo S., Zhao Y., Yuan H., Wang C., Jiang H., Cheng G.J. Ultrafast Laser Manufacture of Stable, Efficient Ultrafine Noble Metal Catalysts Mediated with MOF Derived High Density Defective Metal Oxides. Small. 2020. T. 16. C. 2000749.

179. Kenzhebayeva Y., Bachinin S., Solomonov A.I., Gilemkhanova V., Shipilovskikh S.A., Kulachenkov N., Fisenko S.P., Rybin M.V., Milichko V.A. Light-Induced Color Switching of Single Metal-Organic Framework Nanocrystals. J. Phys. Chem. Lett. 2022. T. 13. C. 777-783.

180. Jiang H., Tong L., Liu H., Xu J., Jin S., Wang C., Hu X., Ye L., Deng H., Cheng G.J. Graphene-Metal-Metastructure Monolith via Laser Shock-Induced Thermochemical Stitching of MOF Crystals. Matter. 2020. T. 2. C. 1535-1549.

181. Ruiqian M., Haoqing J. Multivariate MOFs for Laser Writing of Alloy Nanoparticle Patterns. Chem. Commun. 2020. T. 56. C. 2715-2718.

182. Haoqing J., Shengyu J. Nanoscale Laser Metallurgy and Patterning in Air Using MOFs. J. Am. Chem. Soc. 2019. T. 141. C. 5481-5489.

183. Tang Y.J., Zheng H., Wang Y., Zhang W., Zhou K. Laser-Induced Annealing of Metal-Organic Frameworks on Conductive Substrates for Electrochemical Water Splitting. Adv. Funct. Mater. 2021. T. 31. C. 2102648.

184. Mezenov Y.A., Bruyere S. Probing the dynamics of Cu nanoparticle growth inside metal-organic frameworks upon electron beam irradiation. Photonics Nanostruct.—Fundam. Appl. 2020. T. 41. C. 100832.

185. Prestipino C., Regli L., Vitillo J.G., Bonino F., Damin A., Lamberti C., Zecchina A., Solari P.L., Kongshaug K.O., Bordiga S. Local Structure of Framework Cu(II) in HKUST-1 Metallorganic Framework: Spectroscopic Characterization upon Activation and Interaction with Adsorbates. Chem. Mater. 2006. T. 18. C. 1337-1346.

186. Koryakina I., Kuznetsova D.S. Optically responsive delivery platforms: From the design considerations to biomedical applications. Nanophotonics. 2020. T. 9. C. 39-74.

187. Yin Y., Rogers J.A. Introduction: Smart Materials. Chem. Rev. 2022. T. 122. C.4885-4886.

188. Zhang W., Li R., Zheng H., Bao J., Tang Y., Zhou K. Laser-Assisted Printing of Electrodes Using Metal-Organic Frameworks for Micro-Supercapacitors. Adv. Funct. Mater. 2021. T. 31. C. 2009057.

189. Pe'cinka L., Peña-Méndez E.M., Conde-González J.E., Havel J. Laser ablation synthesis of metal-doped gold clusters from composites of gold nanoparticles with metal organic frameworks. Sci. Rep. 2021. T. 11. C. 4656.

190. Ameloot R., Roeffaers M.B.J., De Cremer G., Vermoortele F., Hofkens J., Sels B.F., De Vos D.E. Metal-Organic Framework Single Crystals as Photoactive Matrices for the Generation of Metallic Microstructures. Adv. Mater. 2011. T. 23. C. 1788-1791.