7 декабря 2018 - Наука и инновации
Ученые ДВФУ создали технологию ультрабыстрой лазерной печати наноструктур

Ученые Дальневосточного федерального университета (ДВФУ) в сотрудничестве с российскими и зарубежными коллегами разработали технологию сверхбыстрой лазерной модификации поверхностей. Новый метод позволяет создавать на поверхности металлов наноразмерные структуры с помощью фемтосекундного лазера с частотой миллион импульсов в секунду. Чтобы такого добиться, ученые расщепили каждый луч на 50 импульсов с помощью специальных оптических элементов. Эта технология будет полезна для быстрого и экономичного создания сенсорных устройств под решение разных задач.

«Лазер светит на металлическую пленку, она плавится, потом в жидкой фазе формируются структуры и застывают. Речь идет об ускорении создания таких структур. То есть поверхность сканируется не одним пучком, а создается специальный элемент, который делит один луч на 50 лучей. Образуется полоска из 50 точек, с помощью которой идет очень быстрое сканирование. Образец можно сканировать в одном направлении, без смещений, без перемещений. Это позволяет задействовать максимальную частоту импульсов за счет того, что мы можем двигаться в одну сторону и печатать, как на конвейере. Поэтому скорость достигает 10 миллионов элементов в секунду», — рассказал один из авторов, научный сотрудник кафедры теоретической и ядерной физики Школы естественных наук ДВФУ Александр Кучмижак.

Наноразмерные массивы, которые можно печатать с помощью лазера, обладают физическими свойствами, полезными для создания функциональных наноматериалов. Это могут быть, например, сенсорные элементы для определения опасных газов, жидкостей, маркеров онкологических заболеваний и метаболитов патогенных микроорганизмов.

Как объяснил Александр Кучмижак, за счет структур, которые сформированы на поверхности металла, инфракрасное излучение переходит в поверхностную волну. Если поверхность с наноструктурами покрыта хотя бы одним слоем какого-нибудь вещества, спектр отраженного инфракрасного излучения меняется, и по этим изменениям можно понять состав вещества.

В исследованиях принимали участие сотрудники Школы естественных наук и научно-образовательного центра «Нанотехнологии» Инженерной школы ДВФУ, Дальневосточного отделения Российской академии наук, исследовательских центров Москвы, Санкт-Петербурга и Самары, а также ученые из Австралии и Испании. Результаты экспериментов опубликованы в журналах Scientific Reports, Applied Surface Science и Optics Letters.

В настоящее время в Дальневосточном федеральном университете ведется ряд исследований по изучению технологии лазерной печати различными методами. Благодаря недавно установленному лазерному литографу, одному из лучших в России, ученые могут проводить разные эксперименты в этой области. Так, только за последние полгода группа исследователей университета совместно с коллегами опубликовала около десятка статей в международных журналах по данному направлению.

В ДВФУ действует приоритетный научный проект «Материалы», в котором работает группа талантливых молодых физиков, химиков, биологов и материаловедов. В числе их разработок —«ловушка для молекул» опасных веществ, технология идентификации молекул с помощью подложки из «черного» кремния и другие перспективные проекты.

Пресс-служба ДВФУ,
press@dvfu.ru