Fil-qasam tal-ipproċessar tal-materjal tal-lejżer ultraveloċi, il-kontroll estrem tal-iskala tal-ipproċessar dejjem kien wieħed mill-isfidi ewlenin fil-qasam. Bl-iżvilupp tal-fond - tat-teknoloġija tal-ipproċessar tal-lejżer nanoskala, il-problema intrinsika tal-ipproċessar tal-lejżer saret suġġett ta 'tħassib fruntiera fil-komunità akkademika. Meta wieħed iqis il-limitazzjoni tal-post fokali tal-lejżer ikkawżat mill-effett ta 'diffrazzjoni, iċ-ċavetta biex tinkiseb super - Id-diffrazzjoni tan-nanoprocessing hija li tuża laser - indotta minnha nnifisha -}}} immuntat is-scatterers biex jikkonvertu l-laser' il bogħod-}} radjazzjoni fil-kamp fi kważi - komponenti fil-qasam. Għalhekk, ir-regolazzjoni tal-imġieba tal-lejżers fil-kamp imbiegħed u qrib il-qasam mhux biss hija mistennija li tinqasam il-limitu tradizzjonali ta 'diffrazzjoni ottika u tikseb modifika ta' materjal ultraveloċi tan-nanoskala, iżda wkoll biex tinkiseb riżoluzzjoni mingħajr preċedent ta 'bosta nanometri, li tiftaħ triq ġdida għal mezzi ottiċi biex tinkiseb il-preċiżjoni tal-ipproċessar atomiċi -.
Fil-karta "Ultrafast Laser Aspett Għoli Proporzjon Extreme Nanostructure Proċessar ta 'Materjali tal-Ħġieġ lil hinn minn λ / 100" li għandu jiġi ppubblikat f'Ultrafast Science, tim konġunt tal-Professur Cheng Guanghua mill-Università Politeknika tal-Majjistral u r-riċerkatur Razvan Stoian mill-Laboratorju ta' Hubert Curien għar-riċerka Franċiża għal riċerka xjentifika rrappurtat it-teknoloġija ta 'l-ipproċessar Jista 'jkun inqas minn 1/100 tat-tul ta' mewġa ta 'kważi - lasers ultraveljar infra-aħmar, li jilħaq il-livell tan-nanometru, u jista' jżomm dan id-daqs tal-karatteristika fid-direzzjoni tal-fond ta 'għexieren ta' mikroni. Din it-teknoloġija tuża non - Long iffokat sewwa - Focus Deep Non - raġġ ta 'diffrazzjoni biex jikkaġuna ħdejn - qasam tal-materjal nanoskala, u b'hekk jistabbilixxi mekkaniżmu ta' qtugħ ta 'materjal nanoskala. Din it-teknoloġija ta 'nanoproċessar estremi tal-lejżer ultrafast għandha prospetti ta' applikazzjoni diversifikata f'żewġ livelli dimensjonali - u tliet - livelli dimensjonali, li jkopru oqsma multipli bħal fotonika, informazzjoni kwantistika, teknoloġija ta 'sensing u anke bijomediċina.
Ir-riżultati ta 'riċerka rilevanti ġew ippubblikati reċentement fil-ġurnal tas-sieħeb tax-xjenza UltraFast Science taħt it-titlu "Ultrafast Laser High - Aspett - Proporzjon Nanostrutturar Estrem tal-Ħġieġ Beyond λ / 100".
Reviżjoni tar-Riċerka
Il-prinċipju dijagramma skematika ta 'mhux - diffrazzjoni ultrafast Bessel Beam kitba diretta ta' l-istruttura tan-nanoporous Scatterers u nanowires b'wisa 'tal-linja ta' 10nm fuq il-ħġieġ tal-kwarz hija murija fil-Figura 1 Gradjent, li jista 'jipproduċi tifrix qawwi tal-kamp tal-lejżer ultraveloċi. Il-qasam qarib tagħha fih żewġ komponenti ewlenin: komponent tal-wiċċ tal-kamp kważi - u komponent intern qrib - komponent b'karatteristiċi ta 'distribuzzjoni simili. Fid-direzzjoni perpendikulari għall-polarizzazzjoni tal-lejżer, id-distribuzzjoni ta 'intensità tal-kamp kważi - turi karatteristika ta' titjib tal-kamp ta 'aħjar minn 50%. Madankollu, fid-direzzjoni parallela mal-polarizzazzjoni tal-lejżer, id-distribuzzjoni tal-intensità tal-kamp kważi - turi attenwazzjoni sinifikanti, li effettivament trażżan l-interazzjoni tal-laser - materja f'din id-direzzjoni. Din il-karatteristika ta 'distribuzzjoni tal-kamp asimmetrika qrib - se tkun imsaħħa aktar matul il-proċess ta' skennjar tas-sekwenza tal-polz tal-lejżer, u permezz ta 'evoluzzjoni kontinwa, hija tippromwovi l-estensjoni tal-istruttura tal-pori fid-direzzjoni perpendikulari għall-polarizzazzjoni tal-lejżer. Għalhekk, dan il-mekkaniżmu juri l-fattibilità ta 'proċessar estrem tan-nanoskala permezz ta' tikek fokali kbar konverġenti.
Figura 1: (a) Cross - sezzjoni ta 'nanopore tipiku indott fis-silika mdewba minn single konverġenti dgħajjef - polz mhux - Gauss li jfixkel - raġġ Bessel. Dawn l-istrutturi tal-pori jistgħu jestendu għall-wiċċ ta 'wara tal-kampjun. Din l-istruttura tal-pori tista 'tiġi indotta taħt firxa relattivament wiesgħa ta' angoli tal-kon, wisa 'tal-polz u tul ta' mewġ tal-lejżer. Din it-toqba nanodeep se tipproduċi modulazzjoni sinifikanti qrib - fil-kamp tal-kamp tal-lejżer inċidentali, sabiex l-intensità tal-kamp fiż-żona biswit in-nanohole tiżdied b'mod sinifikanti fid-direzzjoni perpendikulari mal-polarizzazzjoni tal-lejżer, u din il-karatteristika dejjem teżisti tul id-direzzjoni tal-fond tan-nanohole. (b) L-użu ta 'laser ultraveloċi b'tul ta' mewġa ta '1030nm u wisa' tal-polz ta '2PS u rata ta' ripetizzjoni ta '333kHz, nanowire b'wisa' ta 'madwar 15nm kien miktub b'veloċità ta' 1.2mm / s.
Sabiex jiġi studjat il-mekkaniżmu ta 'pproċessar ta' nanogrooves ta 'skala estrema- taħt l-azzjoni ta' impulsi multipli, dan ix-xogħol bena mudell ta 'kamp ta' fiżika multi- taħt l-azzjoni kumulattiva ta 'impulsi multipli. Għalhekk, id-deposizzjoni ta 'l-enerġija u l-proċess ta' konverżjoni tas-sħana meta jiġu analizzati impulsi ta 'żmien differenti fuq il-materjal matul il-proċess tal-moviment tal-fokus. Mid-distribuzzjoni tad-depożizzjoni tal-enerġija tal-lejżer mhux lineari, jista 'jinkiseb li fir-reġjun ta' titjib tal-kamp kważi - indott mit-tifrix tal-istruttura tal-pori, it-temperatura lokali indotta mid-deposizzjoni tal-enerġija bil-lejżer tista 'tilħaq aktar minn 3000k, li hija biżżejjed biex tinduċi fenomenu simili għall-ablazzjoni tal-wiċċ tal-lejżer fuq il-ħajt ta' ġewwa tal-ħajt ta 'ġewwa tan-Nano -} Bħala riżultat, meta jakkumulaw impulsi multipli, il-qasam imsaħħaħ lokalment - il-qasam ta 'quddiem kontinwament inaqqas il-ħajt ta' ġewwa tan-nano - toqba fil-fond, u b'hekk tifforma nano - struttura tal-kanal fil-fond. Matul il-proċess tal-ipproċessar tan-nanogroove, il-wisa 'tal-kanal turi xejra ta' tnaqqis biż-żieda tad-deposizzjoni tad-densità tal-linja tal-polz. Peress li l-ablazzjoni u l-espansjoni tan-nanogroove joriġinaw prinċipalment minn quddiem fil-qasam imsaħħaħ qrib, li għandu lokalizzazzjoni spazjali ogħla, il-wisa 'tan-nanogroove miktuba mill-lejżer ultrafast tista' tkun iżgħar mid-dijametru tat-tluq ta 'l-istruttura tal-pori tal-bidu.
Figura 2: (a) wiċċ u (b) fond cross - sezzjoni tal-iskannjar tal-mikrografi tal-elettroni tan-nanogroove miktuba mill-lejżer ultraveloċi fuq il-wiċċ ta 'wara tal-kampjun. Meta l-enfasi tal-lejżer tiċċaqlaq perpendikulari għad-direzzjoni tal-polarizzazzjoni tal-lejżer, il-fluss tal-lejżer mhux lineari (c) u (d) distribuzzjoni tat-temperatura tal-wiċċ ta 'wara tal-kampjun aġixxa minn impulsi ta' ħin differenti. (e) Distribuzzjoni tal-fluss tal-lejżer mhux lineari fuq is-sezzjoni trasversali tal-fond meta l-laser ultrafast jaġixxi fuq in-nano - toqba fil-fond.
