Лазерный мир

Кучерик Алексей Олегович // ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени доктора физико-математических наук, Владимирский государственный университет

Управление механизмами лазерного синтеза наноструктур с контролируемым составом и топологией определяется физикой взаимодействия лазерного излучения с веществом, что востребовано в методах формирования как отдельных элементов фотоники, так и устройств, работающих на новых физических принципах. Особенности взаимодействия лазерного излучения с веществом позволяют реализовывать нестационарные термодинамические процессы, при которых существенными факторами структурирования среды
становятся не только макропараметры (температура, давление, объем), но и индуцированные лазерным излучением динамические процессы. Длительность и
энергия лазерного импульса в таком случае становятся управляющими параметрами, обеспечивающими различные сценарии фазового перехода в материалах, что приводит к принципиально разным стратегиям лазерного структурирования. Действительно, варьирование режимами генерации лазерного излучения – от непрерывного до импульсного с ультракороткой длительностью (вплоть до фемтосекунд) – позволяет реализовывать разные механизмы формирования нанообъектов. При тепловых процессах в условиях непрерывного/квазинепрерывного режимов генерации, возникают структуры с микронным и субмикронным пространственным масштабом. Для лазерных импульсов короткой длительности (от наносекунд до фемтосекунд) механизмы синтеза наноструктур в основном связаны с интенсивным выбросом вещества под воздействием лазерного излучения – лазерной абляцией; они приводят к образованию наноструктур с характерными пространственными размерами от сотен нанометров до десятков ангстрем. Здесь речь может идти как об образовании наноструктур непосредственно в лазерно-индуцированной плазме, так и при взаимодействии излучения с конденсированными средами.

В данной работе в качестве метода управляемого получения отдельных кластеров и их ансамблей в тонких пленках на поверхности твердых тел, использовалась двухэтапная экспериментальная схема, в рамках которой на первом этапе, при воздействии непрерывного лазерного излучения с интенсивностью воздействия 105 -106Вт/см2 формировались коллоидные системы, состоящие из наночастиц с требуемым распределением по размерам, а на втором этапе с использованием лазерно-индуцированного осаждения частиц их коллоидных систем формировались отдельные кластеры или их ансамбли на поверхности твердой подложки. Такая схема лазерного формирования коллоидных кластеров, позволяющая получать устойчивые нанокластерные системы с варьируемым элементным составом и воспроизводимой топологией, является одним из принципиальных приложений лазерной физики по разработке новых физических принципов для создания элементов фотоники.

Полное содержание на http://www.issp.ac.ru/ebooks/disser/Kucherik_A_O.pdf