Новое исследование подчеркивает будущий потенциал сверхбыстрой лазерной обработки

Манипулирование двумерными материалами, такими как графен и дилегированные переходные металлы (TMD), имеет решающее значение для разработки электронных, фотонных, квантовых и сенсорных технологий нового поколения. Эти материалы обладают уникальными свойствами, в том числе высокой электропроводностью, механической гибкостью и настраиваемыми оптическими характеристиками.

Однако традиционные методы обработки зачастую не обеспечивают необходимой точности и могут приводить к термическому повреждению. Именно здесь на помощь приходит сверхбыстрая лазерная обработка, которая позволяет беспрецедентно точно контролировать свойства материала на наноуровне.

1. Сверхбыстрые лазеры для модификации материалов

Последние достижения в области взаимодействия света и вещества открыли путь к революционным применениям сверхбыстрой лазерной обработки в области двумерных материалов. В новом исследовании Алексей Емельянов, Мика Петтерссон из Университета Ювяскюля (Финляндия) и Иван Бобринецкий из Института биосенсорики (Сербия) исследуют огромный потенциал сверхбыстрой лазерной технологии в области манипулирования двумерными слоистыми материалами и гетероструктурами Ван-дер-Ваальса (vdW) с целью создания новых применений.

Сверхбыстрая лазерная обработка стала универсальной технологией для модификации материалов и придания им новых функциональных свойств. В отличие от оптических методов с непрерывной волной и длинными импульсами, сверхбыстрые лазеры позволяют решить проблему теплового нагрева. Алексей Емельянов, научный сотрудник-постдокторант из Университета Ювяскюля, отметил, что нелинейное взаимодействие между импульсами сверхбыстрого лазера и атомной решёткой двумерных материалов оказывает значительное влияние на их химические и физические свойства.

2 новых инструмента для управления свойствами двумерных материалов
Исследователи рассказали о достижениях последнего десятилетия, уделив особое внимание революционной роли сверхбыстрых лазерных импульсов в безмасочной «зеленой» технологии, которая позволяет реализовывать субтрактивные и аддитивные процессы и открывает путь к разработке передовых устройств. Синергетический эффект между энергетическими состояниями в пределах атомного слоя и сверхбыстрым лазерным облучением позволяет достичь разрешения вплоть до нескольких нанометров.
Алексей Емельянов сказал: “Сверхбыстрые взаимодействия света и вещества активно исследуются с целью изучения уникальных оптических свойств низкоразмерных материалов. В ходе нашего исследования мы обнаружили, что сверхбыстрая лазерная обработка может стать новым техническим инструментом для управления свойствами двумерных материалов».

3 надежных инструмента для сложной обработки материалов

Кроме того, в научной статье рассматриваются основные достижения в области функционализации, легирования, атомной реконструкции, фазовых переходов, а также микро- и наноструктурирования в двух и трех измерениях. Возможность манипулировать двумерными материалами на столь мелком масштабе открывает многочисленные перспективы для разработки новых фотонных, электронных и сенсорных приложений. Среди потенциальных областей применения — высокоскоростные фотодетекторы, гибкая электроника, биогибриды и солнечные элементы нового поколения. Точность сверхбыстрой лазерной обработки позволяет создавать сложные микро- и наноразмерные структуры для использования в телекоммуникациях, медицинской диагностике и мониторинге окружающей среды.

Широкий спектр применения сверхбыстрых лазеров для настройки и модификации двумерных материалов вызывает удивление. Мика Петтерссон добавил, что лазеры способны предоставить многим разработчикам технологий инновационные решения для обработки двумерных материалов. Данный обзор представляет собой важный шаг вперед в реализации полного потенциала двумерных и vdW-материалов и, как ожидается, станет стимулом для новых достижений в сфере технологий и промышленности.