高效云凝结核：激光合成纳米碘化银(AgI)的创新制备与冰核活性研究

为解决水资源短缺问题，研究人员采用脉冲激光液相烧蚀(PLAL)技术开发了一种新型环保型纳米碘化银(AgI)合成方法。通过优化激光参数成功制备出平均粒径23 nm的β-AgI NPs，实验室冰核实验显示其冰核速率达867.31 cm?2s?1（269.65 K），较纯水提升7%液滴尺寸，为可持续人工增雨提供了高效材料解决方案。

　　

全球气候变化导致的水资源分布不均问题日益严峻，传统水源如河流和地下水已无法满足需求。令人惊讶的是，云层中仅极少部分水分能转化为降水，这种"看得见却喝不着"的矛盾催生了人工影响天气技术的发展。其中，云催化技术通过向云中播撒凝结核来增强降水，但传统化学合成方法存在污染大、可控性差等瓶颈。

研究人员开创性地采用脉冲激光液相烧蚀(PLAL)技术，在碘化去离子水(I-DW)中制备高纯度纳米碘化银(AgI)。这种"绿色制造"工艺完全摒弃表面活性剂和化学稳定剂，通过精确调控激光参数（1064 nm波长，10 ns脉宽，60 mJ/脉冲初始能量），实现了纳米颗粒的清洁合成。实验证实所得β-AgI NPs具有与冰晶高度匹配的六方晶系结构（a=b=4.59220 ?，c=7.51000 ?），其2.88 eV的带隙特性与标准β-AgI相符。

关键技术包括：1）双阶段PLAL合成（15分钟靶材烧蚀+60分钟溶液后处理）；2）透射电镜(TEM)表征23 nm粒径分布；3）紫外可见光谱监测420 nm表面等离子体共振峰；4）X射线衍射(XRD)确认β相晶体结构；5）低温显微镜系统测定冰核活性。

【结果与讨论】
形态表征：TEM显示球形纳米颗粒分散良好，动态光散射(DLS)测得流体力学直径214 nm，多分散指数(PDI)0.234，表明溶液中存在软团聚。

晶体结构：XRD衍射峰(22.39°、23.75°等)与β-AgI标准卡片(JCPDS 00-009-0374)完美匹配，计算晶格参数与冰晶仅1.5-2%错配度，为高效异相成核奠定结构基础。

冰核性能：-3.5°C条件下，7 μL AgI NPs溶液在12秒内完成冻结，计算得冰核速率j(T)=867.31 cm^?2s^?1（Log(j(T))=2.94），较矿物粉尘等传统核剂提升显著。浓度梯度实验显示，即使3%稀释液仍能促进冰晶生长，100%浓度时液滴直径增加7%。

这项研究突破性地将PLAL技术引入气象工程领域，所开发的"零化学添加"纳米AgI合成方案具有三重优势：环境友好性（无副产物）、性能优越性（高比表面积提升核化位点）、经济性（低浓度有效）。尽管大规模生产成本和长期生态影响仍需评估，该成果为应对全球干旱问题提供了创新材料解决方案，推动人工影响天气技术向精准化、绿色化方向发展。论文发表在《Scientific African》彰显其跨学科价值，为纳米技术与气象科学的融合开辟了新路径。