La funcionalización de superficies mediante micro/nanoestructuración no es solo un área de investigación próspera inspirada en la biónica, sino también de gran importancia para diversas aplicaciones prácticas. La clave para lograr diversas funciones de superficie es la fabricación de micro/nanoestructuras de superficie con dimensiones, jerarquías y composiciones controladas, lo que está impulsando el progreso continuo de las técnicas de micro/nanofabricación.
Investigadores del Centro de Investigación de Procesamiento de Materiales Láser de la Facultad de Ciencia e Ingeniería de Materiales de la Universidad de Tsinghua (China) han pasado años desarrollando técnicas de fabricación basadas en láser para preparar micro/nanoestructuras de superficie y explorar sus aplicaciones funcionales.
El trabajo titulado "Deposición localizada in situ:una nueva dimensión de control en la fabricación de micro/nano estructuras de superficie mediante ablación láser ultrarrápida" se publicó en Frontiers of Optoelectronics .
Los investigadores han establecido las capacidades para controlar por separado y con precisión las características de micro y nanoescala, así como controlar cómo se combinan para formar diferentes tipos de estructuras de múltiples niveles, dicen los investigadores. Las funciones y aplicaciones que han estudiado incluyen humectabilidad extrema, antihielo, absorción de luz de banda ancha, colores estructurales, evaporación de agua solar, gestión de interfaz térmica, propiedades tribológicas, espectroscopia Raman de superficie mejorada y fotoelectrocatálisis para aplicaciones energéticas, etc.
Uno de sus continuos focos de investigación es obtener más control sobre la fabricación de estructuras utilizando láseres ultrarrápidos y desarrollar enfoques de fabricación más flexibles. Además de controlar el proceso de ablación láser ultrarrápida, recientemente demostraron que la deposición in situ de partículas después de la ablación láser ultrarrápida de superficies sólidas también podría controlarse y utilizarse como un proceso de microaditivos localizado para apilar estructuras superficiales jerárquicas. P>
La formación de una columna de plasma es un fenómeno universal que se produce durante la ablación de sólidos con láser pulsado. Los productos (nanopartículas) de las columnas de plasma se pueden recolectar para su uso mediante líquidos externos (en el caso de ablación por láser en líquidos) o sustratos (en el caso de deposición por láser pulsado).
Por el contrario, algunas de las nanopartículas de las columnas de plasma se depositan in situ en las superficies irradiadas durante la estructuración de la superficie con láser ultrarrápido. Para aplicaciones específicas, las características estructurales depositadas in situ desempeñan un papel importante en la mejora de las propiedades de la superficie, como la absorción de luz, la sensibilidad y la conversión de energía.
Sin embargo, sigue siendo una cuestión abierta si se puede controlar el proceso de deposición in situ y cómo hacerlo. Sus estudios recientes mostraron la capacidad de controlar el proceso de deposición in situ, por ejemplo, para construir estructuras similares a fuertes sobre conjuntos de microconos en lugar de simplemente producir nanopartículas distribuidas aleatoriamente. El mecanismo de interacción láser-materia revelado puede motivar futuros intereses de investigación para explorar nuevas posibilidades en la fabricación de micro/nanoestructuras de superficie funcional utilizando láseres ultrarrápidos.
Más información: Peixun Fan et al, Deposición localizada in situ:una nueva dimensión de control en la fabricación de micro/nanoestructuras de superficie mediante ablación láser ultrarrápida, Fronteras de la optoelectrónica (2023). DOI:10.1007/s12200-023-00092-1
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