Лазерный мир

Ученые Дальневосточного федерального университета и Дальневосточного отделения Российской академии наук обнаружили новое свойство вихревых лазерных импульсов создавать металлические наноиглы. Выявленный эффект может расширить возможности лазерной печати, позволит создавать принципиально новые наноструктуры с помощью лазерных импульсов. Результаты исследования опубликованы в серии статей в авторитетных научных журналах Optics Express, Applied Physics Letters, ACS Applied Materials and Interfaces.

Direct laser printing of chiral plasmonic nanojets by vortex beams
Donut-shaped laser radiation, carrying orbital angular momentum, namely optical vortex, was recently shown to provide vectorial mass transfer, twisting transiently molten material and producing chiral micro-scale structures on surfaces of different bulk materials upon their resolidification. In this paper, we show that at high-NA focusing nanosecond laser vortices can produce chiral nanoneedles (nanojets) of variable size on thin films of such plasmonic materials, as silver and gold films, covering thermally insulating substrates. Main geometric parameters of the produced chiral nanojets, such as height and aspect ratio, were shown to be tunable in a wide range by varying metal film thickness, supporting substrates, and the optical size of the vortex beam. Donut-shaped vortex nanosecond laser pulses, carrying two vortices with opposite handedness, were demonstrated to produce two chiral nanojets twisted in opposite directions. These results suggest optical interference of the incident and reflected laser beams as a source of complex surface intensity distributions in metal films, possessing spiral components and driving both center-symmetric and spiral thermocapillary melt flows to yield in frozen nanoneedles with their pre-determined spiral nanocarving.
https://www.osapublishing.org/oe/abstract.cfm?uri=oe-25-9-10214

Как сообщил научный сотрудник кафедры теоретической и ядерной физики Школы естественных наук ДВФУ Александр Кучмижак, группой ученых ДВФУ и ДВО РАН проведена серия экспериментов по микроскопической печати на металлических пленках из золота и серебра оптическими вихрями — особыми лазерными импульсами. Под воздействием лазера на поверхности пленок появлялись конусообразные формы с размером у основания менее 1 микрона и толщиной «острия» от 10 до 20 нанометров.

Схематическое изображение процесса формирования спиральных наноигл на серебряной пленке под действием вихревых импульсов. На крайнем правом изображении, полученном при помощи сканирующего электронного микроскопа, красными стрелками показано направление закрученности.

При этом получившиеся металлические наноконусы оказались закрученными в направлении вращения облучающего их оптического вихря.

«Оптический вихрь — один из наиболее интересных видов лазерных пучков. Особенность в том, что его волновой фронт при распространении в пространстве вращается подобно сверлу. При воздействии на металлическую пленку он плавит ее в точке импульса и вытягивает из нее микроскопическую иглу, закрученную в направлении вращения вихря. Изучению физических свойств этого процесса мы посвятили специальное исследование», — рассказал Александр Кучмижак.

Источник: https://ria.ru/science/20170531/1495399543.html