Tsinghua Universitāte ir apņēmusies izstrādāt lāzera ražošanas metodes virsmas mikro/nanostruktūru sagatavošanai un to funkcionālo pielietojumu izpētei. Mēs esam izveidojuši iespēju individuāli un precīzi kontrolēt mikro un nanomēroga funkcijas un kontrolēt to kombināciju, veidojot dažāda veida daudzslāņu struktūras.
Virsmas funkcionalizācija, izmantojot mikro/nanostruktūras, ir ne tikai plaukstoša pētniecības joma, ko iedvesmojusi bionika, bet arī svarīga dažādiem praktiskiem lietojumiem. Galvenais, lai realizētu dažādas virsmas funkcijas, ir virsmas mikro- un nanostruktūru izgatavošana ar kontrolējamiem izmēriem, slāņiem un sastāviem, kas veicina nepārtrauktu mikro- un nanoapstrādes tehnoloģiju attīstību.
Kontrolēta in situ uzklāšana paver jaunas iespējas īpaši ātrām lāzera virsmas mikro/nanostruktūrām
Tsinghua universitātes Materiālu zinātnes un inženierzinātņu skolas Lāzermateriālu apstrādes pētniecības centra pētnieki vairākus gadus ir pavadījuši lāzera ražošanas paņēmienus virsmas mikro/nanostruktūru sagatavošanai un to funkcionālo pielietojumu izpētei. Mēs esam izveidojuši iespēju individuāli un precīzi kontrolēt mikrometru un nanomēroga iezīmes un to, kā tās apvienojas, veidojot dažāda veida daudzslāņu struktūras. Mūsu pētītās funkcijas un pielietojumi ietver ārkārtēju mitrināmību, pretapledojumu, platjoslas gaismas absorbciju, strukturālo krāsu, saules ūdens iztvaikošanu, termiskās saskarnes pārvaldību, triboloģiskās īpašības, virsmas uzlaboto Ramana spektroskopiju un fotoelektrokatalīzi enerģijas lietojumiem.
Īpaši ātro lāzeru izmantošana, lai labāk kontrolētu konstrukciju izgatavošanu un izstrādātu elastīgākas ražošanas metodes, ir viens no mūsu nepārtrauktā pētījuma fokusiem. Papildus ultraātrā lāzera ablācijas procesa kontrolei mēs nesen parādījām, ka daļiņu nogulsnēšanos pēc cieto virsmu in situ īpaši ātras lāzerablācijas var arī kontrolēt un izmantot kā lokalizētu mikropiedevu procesu, lai izveidotu slāņainas virsmas struktūras. Plazmas spalvu veidošanās ir izplatīta parādība cieto vielu impulsa lāzerablācijā.
Produktus no plazmas strūklas (piemēram, nanodaļiņas) var savākt izmantošanai ārējos šķidrumos (piemēram, lāzera ablācijas gadījumā šķidrumos) vai substrātos (piemēram, impulsa lāzera uzklāšanas gadījumā). Turpretim īpaši ātras lāzera virsmas strukturēšanas laikā dažas nanodaļiņas plazmas plūmē tiek nogulsnētas in situ atpakaļ uz apstarotās virsmas.
Īpašiem lietojumiem in situ nogulsnētajām strukturālajām iezīmēm ir liela nozīme, uzlabojot virsmas īpašības, piemēram, gaismas absorbciju, jutību un enerģijas pārveidošanu. Tomēr tas, vai un kā kontrolēt in situ nogulsnēšanas procesu, joprojām ir atklāts jautājums.
Mūsu nesenie pētījumi ir parādījuši spēju kontrolēt in situ nogulsnēšanas procesu, piemēram, veidojot cietokšņiem līdzīgas struktūras uz mikrokonu masīviem, nevis tikai radot nejauši sadalītas nanodaļiņas. Atklātie lāzera un vielas mijiedarbības mehānismi varētu stimulēt turpmāko pētniecības interesi, lai izpētītu jaunas iespējas izmantot īpaši ātrus lāzerus, lai izveidotu funkcionālas virsmas mikro / nanostruktūras.
