悬浮 Au 纳米颗粒的碳包封

我们研究了在高真空（压力 $p=10^{-8}-10^{-7}$ Torr）环境中，悬浮的纳米级 Au 纳米颗粒暴露于 532 nm 激光辐射脉冲时形成的蒸发势垒。我们的数据来自对限制在四极离子阱中的 $\sim$200 nm 直径 Au 粒子的电荷质量比（$Q/M$）的精密测量。我们表征了随着粒子被激光脉冲反复加热，势垒随时间的发展，并确定了脉冲间隔变化以及向真空室中添加几种气体暴露的影响。我们观察到粒子在长时间暴露于真空后质量缓慢增加，我们将其归因于势垒层的生长。对于在暴露于 CO 期间获得势垒的粒子，我们观察到随后暴露于 O$_2$ 时其质量迅速减少。这些发现与 Au 上形成蒸发势垒的石墨烯层的生长和随后的氧化一致。然而，我们没有发现势垒形成速率取决于我们添加到腔室中的含碳气体（CO、C$_2$H$_4$、CO$_2$）的压力。我们假设固态 Au 粒子上的稀有表面态催化了将 C 引入粒子的反应。重复的激光脉冲加热是必要的——要么使扩散离开该状态，要么产生允许持续吸收 C 的新状态——以促进表面石墨烯层的生长。