Sinar Femtosecond Bessel menginduksi LIPSS seperti tangga pada permukaan trimetalik

CIPBESSEL – Struktur permukaan periodik yang diinduksi laser (LIPSS) telah muncul sebagai cabang potensial nanofotonik, menawarkan aplikasi yang tak tertandingi di berbagai bidang penelitian lain seperti mikroelektronika on-chip, evolusi hidrogen, konversi energi matahari, fotodetektor, fotokatalisis, dan penginderaan. Dalam penelitian ini, untuk pertama kalinya, kami telah menciptakan novel, struktur nano LIPSS paduan Ag-Au-Cu, seperti tangga yang menggunakan sinar Bessel femtodetik yang dihasilkan akson. Mekanisme pembentukan LIPSS melalui modulasi profil fluensi ablasi, yang melibatkan interferensi polariton plasmon permukaan yang diinduksi foton dengan sinar datang, telah diungkapkan dengan cermat. Fitur profil balok Bessel yang tumpang tindih telah dianggap meningkatkan penggabungan mode elektromagnetik dengan permukaan yang telah dipola sebelumnya. Periode (Λ) dari LIPSS frekuensi spasial rendah yang dibuat diperkirakan 540 ± 12 nm. Selain itu, sebagai studi perbandingan, fitur topografi berbeda dari struktur nano yang dihasilkan di bawah sinar Gaussian dengan aliran yang identik juga telah disajikan. Selain itu, struktur nano plasmonik trimmetalik ini telah menunjukkan keunggulan luar biasa sebagai substrat hamburan Raman yang ditingkatkan permukaannya untuk aplikasi penginderaan. Jejak (200 nM) bahan peledak real-time seperti Tetryl dan pentaerythritol tetranitrate (PETN) telah terdeteksi, sekaligus mencapai faktor peningkatan dalam kisaran 10 ⁵ , menjadikannya layak untuk aplikasi praktis.

Abstrak grafis

Dunia nano modern, yang dikembangkan atas dasar interaksi materi-laser

‘Dunia nano’ modern, yang dikembangkan atas dasar interaksi materi-laser yang sangat cepat, telah berkembang di berbagai disiplin ilmu nanofotonik dan nanoteknologi selama lima dekade terakhir. Demikian pula, di bidang interaksi materi-laser, struktur permukaan periodik yang diinduksi laser (LIPSS) telah secara jelas muncul sebagai salah satu cabang penelitian yang menarik, mengungkap aplikasi-aplikasi menarik yang diperluas ke pemisahan air fotokimia, evolusi hidrogen [1], kimia permukaan. [2], biomedis, konversi panas matahari [3], penyimpanan data [4], fotodetektor dan aplikasi industri [5]. Sektor penelitian nanopatterning yang berkembang ini berfungsi sebagai rumah kerja industri semikonduktor modern, fotokatalisis, dan mikroelektronika [6]. Seiring dengan teknik berbasis laser; berbagai proses lain juga telah berevolusi untuk mencapai modifikasi permukaan. Meskipun kimia permukaan [2], modifikasi permukaan dengan bantuan katalisis [7], iradiasi berkas ion menghasilkan permukaan pandu gelombang [8], [9], iradiasi berkas elektron [10], Ko-katalisis, dan penggilingan berkas ion [11] adalah beberapa di antaranya. tentang metode-metode perubahan permukaan yang sudah mapan untuk berbagai tujuan; ablasi laser telah muncul sebagai salah satu teknik paling efisien untuk menghasilkan struktur mikro/nano permukaan periodik. Topografi periodik dan hierarkis menawarkan fitur biomimetik dan bakterisida mekano yang luar biasa [12], khususnya diterapkan dalam biosensing. Sejumlah penelitian terobosan [13], [14] telah secara sistematis mengungkap kekayaan fisika di balik formasi berbagai topografi LIPSS. Diantaranya, generasi LIPSS yang berinteraksi dengan laser ultracepat [15] telah ditetapkan sebagai salah satu teknik yang paling terorganisir dan mujarab belakangan ini. Bonse dkk. [4], [14], [16] telah melakukan penelitian yang sangat luas untuk memahami mekanisme mendalam pembentukan LIPSS selama dekade terakhir.

Baru-baru ini Senegacnik dkk. telah mengembangkan teknik penataan laser berbantuan difraksi [17] yang melibatkan gelembung kavitasi yang terbentuk selama proses ablasi. Setelah dioperasikan dengan pinset termo-optik yang digerakkan oleh gaya termokapiler, teknik ini secara efisien menghasilkan saluran mikrogroove konsentris berbentuk busur, yang secara struktural ditentukan oleh pola pemandu sinar. Periodisitas yang diinduksi laser Femtosecond dicapai pada permukaan tembaga oleh Chang et al. [18] baru-baru ini. Eksperimen ablasi dengan tingkat pengulangan yang tinggi dimodelkan secara numerik dengan melibatkan model dua suhu (TTM), yang sesuai dengan hasil eksperimen. Taher dkk. [19] melakukan pengukuran ekstensif pada generasi LIPSS yang bergantung pada panjang gelombang pada baja tahan karat, menggunakan rentang eksitasi dari 400 nm hingga 2200 nm. Mereka telah melaporkan pencapaian periodisitas terkontrol dengan LIPSS frekuensi spasial rendah (LSFL) dan LIPSS frekuensi spasial tinggi (HSFL). Liu dkk. menyelidiki penataan laser femtosecond berbantuan film logam pada permukaan ZnO [20],membuat riak sub-panjang gelombang dalam ∼ 100 nm. Penurunan ambang batas kerusakan yang signifikan diamati, mengungkap pendekatan baru untuk memproduksi LIPSS pada material celah pita lebar. Perilaku pembasahan anisotropik yang menarik pada air juga diketahui melalui pengukuran sudut kontak yang tepat. Sebuah laporan menarik tentang konversi keadaan polarisasi pada radiasi IR, diikuti oleh interaksi reflektif pada LIPSS, telah dipamerkan oleh Elshorbagy et al. [21]. Studi ini menganalisis birefringence LIPSS untuk menguraikan asal usul modifikasi keadaan polarisasi cahaya yang masuk. Struktur kisi subwavelength bekerja sebagai terbelakang, mengubah cahaya terpolarisasi linier menjadi cahaya terpolarisasi sirkular. Belakangan ini, perkembangan cahaya terstruktur telah memberikan akses terhadap berbagai profil cahaya eksotik seperti sinar Bessel (BB), sinar pusaran vektor, sinar Mathew dan sinar non-difraksi lainnya. Beberapa keuntungan luar biasa dari sinar tersebut termasuk profil optik penyembuhan diri [22], [23], memiliki momentum sudut orbital [24], kedalaman fokus (DOF) yang lebih tinggi, invariansi profil intensitas sepanjang panjang propagasi [25], membuat mereka kandidat potensial untuk investigasi interaksi materi laser [26], [27], studi litografi permukaan [28], perangkap optik, dan tomografi koherensi optik [23]. BB yang dihasilkan Axicon [23] juga merupakan salah satu dari jenis yang disebutkan di atas, memberikan profil intensitas penyembuhan diri yang invarian jarak dengan, khususnya, kedalaman bidang yang lebih baik. Anehnya, penelitian yang melibatkan interaksi fs BB dengan logam hampir tidak dieksplorasi.profil intensitas penyembuhan diri dengan, khususnya, kedalaman bidang yang lebih baik. Anehnya, penelitian yang melibatkan interaksi fs BB dengan logam hampir tidak dieksplorasi.profil intensitas penyembuhan diri dengan, khususnya, kedalaman bidang yang lebih baik. Anehnya, penelitian yang melibatkan interaksi fs BB dengan logam hampir tidak dieksplorasi.