Femtosekund laserfremstilling - realisering af dynamikstyring af elektroner

Femtosecond-lasere er i stand til at behandle ethvert fast materiale med høj kvalitet og høj præcision ved hjælp af deres ultrahurtige og ultra-intense egenskaber. Med den kontinuerlige udvikling af laserteknologi, ultrahurtig laserfremstilling kunne blive en af ​​de primære metoder, der anvendes i avanceret fremstilling i fremtiden.

For nylig, forskere har indset en ny metode til elektrondynamik kontrol til ultrahurtig laser mikro/nano fremstilling. For første gang, den lokaliserede forbigående elektrondynamik kan styres aktivt for at manipulere materialegenskaber, hvilket i høj grad øger effektiviteten, kvalitet, ensartethed og præcision ved laserfremstilling.

Denne forskning blev udført af gruppen af ​​professor Lan Jiang fra Beijing Institute of Technology, i samarbejde med professor Tian-Hong Cui fra University of Minnesota, og professor Yongfeng Lu fra University of Nebraska – Lincoln. Deres forskningsresultater blev for nylig gennemgået i Lys:Videnskab og applikationer .

I løbet af det sidste årti, forskergruppen har viet deres indsats til at studere nye fremstillingsmetoder baseret på elektrondynamikstyring. De brugte den tidsmæssigt/rumligt formede ultrahurtige laser til at styre lokaliseret forbigående elektrondynamik (f.eks. massefylde, temperatur, og distribution); desuden, de ændrede de lokaliserede forbigående materialegenskaber og justerede materialefaseskift; til sidst, de implementerede den nye fremstillingsmetode.

De etablerede en multiscale-model af ultrahurtige lasermateriale-interaktioner og forudsagde, at de tidsmæssigt/rumligt formede ultrahurtige pulser kan styre lasermaterialets interaktionsprocesser. Desuden, på grundlag af de teoretiske forudsigelser, de verificerede eksperimentelt gyldigheden af ​​elektrondynamikkontrolmetoden. Ud over, de foreslog og implementerede et multiscale målesystem til observation af femtosekund laser ablation dynamik fra femtosekund skala til anden skala, som gav eksperimentelle beviser for den foreslåede mekanisme.

Ved hjælp af denne metode, de forbedrede fremstillingseffektiviteten kraftigt, kvalitet, repeterbarhed og præcision, og udvidede fabrikationsgrænserne for laserfremstilling. Den nye metode har løst nogle kritiske fremstillingsudfordringer og er allerede blevet anvendt på en række store kinesiske nationale projekter. Denne nye metode realiserer den aktive kontrol af lokaliseret forbigående elektrondynamik i laserfremstillingsprocessen for første gang. Desuden, det åbner store muligheder for kontrol af fremstilling på elektronplan, som kan give revolutionerende bidrag til avanceret fremstilling, manipulation af materielle egenskaber, og kontrol af kemiske reaktioner.