Morphology of nickel, zinc, copper and cobalt nanoparticles synthesised by laser ablation of galvanic targets underwater

Authors

  • Slavamir S. Anufrick Yanka Kupala State University of Grodno, 22 Azheshka Street, Grodna 230023, Belarus
  • Sergei N. Anuchin Yanka Kupala State University of Grodno, 22 Azheshka Street, Grodna 230023, Belarus
  • Nikolay N. Kurian Yanka Kupala State University of Grodno, 22 Azheshka Street, Grodna 230023, Belarus
  • Natalia G. Valko Yanka Kupala State University of Grodno, 22 Azheshka Street, Grodna 230023, Belarus

Keywords:

laser ablation, non-ferrous metals, nanoparticles, spectra

Abstract

Nickel, zinc, copper and cobalt nanoparticles were obtained from various solid-phase (including galvanic) materials using pulsed laser ablation in distilled water. An experimental laser setup, as well as a methodology for conducting experimental studies are presented. Data obtained by atomic force microscopy and transmission electron microscopy are analysed to determine the size and spectral characteristics, habit of the nanoparticles. It was found that particles up to 100 nm in size are predominantly formed. The proportion of larger particles is small. It was discovered that particles close to spherical in shape are formed during galvanic film ablation. During ablation of galvanic alloys of nickel, zinc and copper, conglomerates in the form of chains of pyramidal nanostructures are appeared. The obtained experimental materials are compared with literature data, and reasoned conclusions are formulated. The results of the study are of interest from the point of view of the theory and technology of nanostructure formation during the interaction of laser radiation with metals.

Author Biographies

  • Slavamir S. Anufrick, Yanka Kupala State University of Grodno, 22 Azheshka Street, Grodna 230023, Belarus

    doctor of science (physics and mathematics), full professor; professor at the department of theoretical physics and heat engineering, faculty of physics and technology

  • Sergei N. Anuchin, Yanka Kupala State University of Grodno, 22 Azheshka Street, Grodna 230023, Belarus

    head of the laboratory of computer modelling of physical processes, laboratory of laser physics and technology and laboratory of thermodynamics, hydrodynamics and heat transfer, department of theoretical physics and heat engineering, faculty of physics and technology

  • Nikolay N. Kurian, Yanka Kupala State University of Grodno, 22 Azheshka Street, Grodna 230023, Belarus

    senior lecturer at the department of modern programming technologies, faculty of mathematics and informatics

  • Natalia G. Valko, Yanka Kupala State University of Grodno, 22 Azheshka Street, Grodna 230023, Belarus

    doctor of science (physics and mathematics), docent; professor at the department of general physics, faculty of physics and technology

References

  1. Макаров ГН. Применение лазеров в нанотехнологии: получение наночастиц и наноструктур методами лазерной абляции и лазерной нанолитографии. Успехи физических наук. 2013;183(7):673–718. DOI: 10.3367/UFNr.0183.201307a.0673.
  2. Абаева ЛФ, Шумский ВИ, Петрицкая ЕН, Рогаткин ДА, Любченко ПН. Наночастицы и нанотехнологии в медицине сегодня и завтра. Альманах клинической медицины. 2010;22:10 –16. EDN: NTBKGF.
  3. Лещик СД, Шупан ПИ, Сергиенко ИГ, Линник ДА. Синтез наночастиц методом лазерной абляции металлических материалов в жидкости в режиме наносекундных импульсов. Вестник Гродненского государственного университета имени Янки Купалы. Серия 6, Техника. 2016;6(2):44 –53. EDN: YPCHRJ.
  4. Miller JС, editor. Laser ablation: principles and applications. Berlin: Springer-Verlag; 1994. XII, 187 p. (Springer series in materials science; volume 28).
  5. Лещик СД, Зноско КФ, Калугин ЮК. Исследование частиц, генерированных лазерной абляцией твердых тел в жидкости. Вестник Брестского государственного технического университета. Серия: Машиностроение. 2014;4:6 –10. EDN: YUDYAP.
  6. Казакевич ВС, Казакевич ПВ, Яресько ПС, Нестеров ИГ. Влияние физико-химических свойств жидкости на процессы лазерной абляции и фрагментации наночастиц Au в изолированном объеме. Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2012;14(4):64 – 69. EDN: PIYUWP.
  7. Казакевич ВС, Казакевич ПВ, Яресько ПС, Камынина ДА. Лазерная абляция золота в жидком аргоне. Физическое образование в вузах. 2016;22(1):159 –164. EDN: VOUCPH.
  8. Yeh YH, Yeh MS, Lee YP, Yeh CS. Formation of Cu nanoparticles from CuO powder by laser ablation in 2-propanol. Chemistry Letters. 1998;27(11):1183 –1184. DOI: 10.1246/cl.1998.1183.
  9. Изгалиев AT, Симакин AB, Шафеев ГА. Образование сплава наночастиц Au и Ag при лазерном облучении смеси их коллоидных растворов. Квантовая электроника. 2004;34(1):47–52.
  10. Cai H, Chaudhary N, Lee J, Becker MF, Brock JR, Keto JW. Generation of metal nanoparticles by laser ablation of microspheres. Journal of Aerosol Science. 1998;29(5– 6):627– 636.
  11. Бармина ЕВ, Лау Труонг С, Бозон-Вердюра Ф, Леви Ж, Симакин АВ, Шафеев ГА. Генерация наноструктур на поверхности никеля при лазерной абляции в жидкости и их активность в гигантском комбинационном рассеянии. Квантовая электроника. 2010;40(4):346 –348. EDN: TTFGRN.
  12. Журавлева ВИ, Маркевич МИ, Камалов АБ, Асанов ДЖ, Чапланов АМ. Получение наночастиц никеля методом лазерной абляции. В: Крупышева ПО, редактор. Лазерные, плазменные исследования и технологии ЛаПлаз-2021. Сборник научных трудов VII Международной конференции; 23 –26 марта 2021 г.; Москва, Россия. Часть 2. Москва: Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»; 2021. с. 50 –53.
  13. Tsuji T, Hamagami T, Kawamura T, Yamaki J, Tsuji M. Laser ablation of cobalt and cobalt oxides in liquids: influence of solvent on composition of prepared nanoparticles. Applied Surface Science. 2005;243(1– 4):214 –219. DOI: 10.1016/j.apsusc.2004.09.065.
  14. Тверьянович ЮС, Маньшина АА, Тверьянович АС. Получение нанодисперсных материалов и тонких пленок методами лазерной абляции в жидкости и вакууме. Успехи химии. 2012;81(12):1091–1116. DOI: 10.1070/RC2012v081n12ABEH004285.
  15. Светличный ВА, Стадниченко АИ, Лапин ИН. Получение наночастиц γ-Al(OH)3 и γ-Al2O3 методом импульсной лазерной абляции металлического алюминия в воде. Известия высших учебных заведений. Физика. 2017;60(2):157–158. EDN: YFSVKB.

Downloads

Additional Files

Published

2026-03-25

Issue

No. 1 (2026): Journal of the Belarusian State University. Physics

Section

Optics and Spectroscopy

License

Copyright (c) 2026 Journal of the Belarusian State University. Physics

Creative Commons License

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.

The authors who are published in this journal agree to the following:

  1. The authors retain copyright on the work and provide the journal with the right of first publication of the work on condition of license Creative Commons Attribution-NonCommercial. 4.0 International (CC BY-NC 4.0).
  2. The authors retain the right to enter into certain contractual agreements relating to the non-exclusive distribution of the published version of the work (e.g. post it on the institutional repository, publication in the book), with the reference to its original publication in this journal.
  3. The authors have the right to post their work on the Internet (e.g. on the institutional store or personal website) prior to and during the review process, conducted by the journal, as this may lead to a productive discussion and a large number of references to this work. (See The Effect of Open Access.)

How to Cite

(1)
Anufrick, S. S.; Anuchin, S. N.; Kurian, N. N.; Valko, N. G. Morphology of Nickel, Zinc, Copper and Cobalt Nanoparticles Synthesised by Laser Ablation of Galvanic Targets Underwater. Журнал Белорусского государственного университета. Физика 2026, No. 1, 4-12. https://doi.org/10.33581/2520-2243-2026-1-%p.
Crossref
Scopus
Google Scholar
Europe PMC