Studies

T 008 Medžiagų inžinerija / Materials Engineering
dr. Mindaugas Gedvilas ✉

 

LT - Nanogardelių tiesioginis lazerinis rašymas ir trynimas panaudojant ultratrumpų impulsų papliūpas 

 

Aktualumas: Periodinių nanodarinių (nanogardelių) ir lazerio inicijuotų periodinių paviršinių darinių (LIPSS), suformuotų veikiant medžiagą lazerio spinduliuote, pastarąjį dešimtmetį rado labai platų taikymo spektrą. Tokie nanodariniai yra formuojami siekiant kontroliuoti medžiagų paviršiaus drėkinimą, Ramano sklaidos spektrų jautrumą, pagerinti šviesos absorbcijos savybes, pakeisti medžiagos spalvą, naudojami šviesos sužadinimui, mikro-optiniuose elementuose, bio-jutikliuose, Brego reflektorių ir difrakcinių gardelių rašymas ant šviesolaidžių šviesolaidiniam ryšiui ir t.t.

Mokslinis naujumas: Tik pastaruoju metu mokslinėje literatūroje atsiranda darbų kuriuose atliekami bandymai formuojant tvarkingas nanogardeles medžiagos paviršiuje naudojant femtosekundinius ir pikosekundinius impulsus. Nanogardelių taikymų srityse pagrindinis juos charakterizuojantis parametras yra jų periodas ir todėl yra svarbu sugebėti jį kontroliuoti. Lazerinis nanogardelių rašymas mokslinėje literatūroje dar mažai ištyrinėtas, todėl tai visiškai nauja ir labai mažai išnagrinėta mokslo ir technologijų sritis kurioje dar yra labai daug nežinomųjų. Be to, nėra mokslinių straipsnių, susijusių su kartais nepageidaujamų paviršinių nanodarinių ištrynimu lazeriu.

Perspektyvumas: Siūlomo disertacinio darbo tikslas ištirti tvarkingų nanogardelių formavimo ypatumus metalo paviršiuje panaudojant ultratrumpų impulsų lazerinę spinduliuotę. Tai labai perspektyvi mokslo ir technologijų sritis, kadangi supratus pagrindinius mechanizmus, lemiančius nanogardelių formavimąsi, bus galima optimizuoti procesą ir jas sparčiai rašyti dideliame plote, taip praplečiant jų pritaikymo galimybes. To išeigoje bus kelis kartu paspartintas lazerinio apdirbimo procesas bei pagerinta kokybė, kas atpigins nanogardelių rašymo lazerinę technologiją. Taip pat bus tiriamos LIPSS ir nanogardelių ištrynimo galimybės naudojant moderniausius femtosekundinių papliūpų lazerius.

 

 

Relevance: Periodic nanostructures (nano-gratings) and laser-induced periodical surface structures (LIPSS) formed by laser irradiation have found a wide range of applications over the past decade. Such nano-gratings are formed to control the surface wetting of the materials, enhance the sensitivity of the Raman scattering spectra, improve the light absorption properties, change the color of the material used for light excitation, micro-optical elements, bio-sensors, direct laser writing of Bragg reflectors and diffractive optical elements for optic fibers, etc.

Scientific novelty: Only in recent years, have works emerged in the scientific literature related to the formation of highly regular nanograting on the surface of the material using femtosecond and picosecond pulses. In the fields of nanograting applications, the main parameter characterizing them is their period and it is therefore important to be able to control it. There is still little research work found in the scientific literature dedicated to direct laser writing of nano-gratings, and this is a completely new area of science and technology that still has a lot of unknowns. Moreover, there are no scientific papers related to the laser erasing of sometimes unwanted nano-gratins.

Prospects: The purpose of the proposed Ph.D. thesis is to investigate the peculiarities of highly regular nanograting formation on the material surface using ultra-short pulsed laser radiation. This is a very promising area of science and technology, as understanding the formation mechanisms of nanograting will optimize the process and write them quickly in a large area, thus extending their application capabilities. This will result in accelerated processing speed and improved quality that will improve nanograting writing technology. Also, the possibilities of erasement of LIPSSand nano-gratings by using state-of-the-art femtosecond burst lasers will be investigated.