Synthesis of colloidal nanomaterials through femtosecond laser ablation

Abstract

La investigación de esta tesis se centra en la producción de nanoestructuras metálicas dentro de aceites orgánicos y nano-ensambles por ablación láser en líquidos para resolver los mayores problemas en su producción por métodos convencionales: poca estabilidad, producción de residuos químicos y reacciones químicas sin control debido a problemas de pureza. En particular, las mayores contribuciones son, la síntesis de nanofluidos basados en nanopartículas de oro que pueden ser utilizados como absorbentes volumétricos de luz e intercambiadores de calor. La fabricación de un nanofluido con una mejora de conductividad térmica de 4,06% sobre un fluido de transferencia de calor comercial, una mezcla eutéctica de óxido de bifenilo y difenilo, y la mejor estabilidad coloidal reportada en la literatura usando estos materiales. Y, por último, la demostración de la reducción parcial de láminas de óxido de grafeno y su decoración con nanopartículas de oro con ligandos libres, en un solo paso.

The research conducted during this thesis work is focused on producing metal nanostructures inside organic oils and nano-essambles by Pulsed Laser Ablation in Liquids (PLAL) to solve the biggest issues on their production by conventional approaches: Poor stability, production of chemical waste and uncontrolled chemical reactions due to purity problems. In particular, the biggest contributions achieved on the present work, lies on the experimental demonstration of the synthesis of gold nanoparticles-based aqueous nanofluids that can be used as both volumetric light absorbers and heat exchangers. The fabrication of a nanofluid with a thermal conductivity enhancement of 4.06% over a commercial heat transfer fluid, an eutectic mixture of biphenyl and diphenyl oxide, and the best colloidal stability reported in the literature using these materials. And finally, demonstration of partial reduction of graphene-oxide sheets and its decoration with ligand-free gold nanoparticles, in a single reaction stage avoiding the production of chemical waste.