Nedávno náhodou tím vedcov zo Švajčiarskeho federálneho technologického inštitútu v Lausanne vo Švajčiarsku a Tokijského technologického inštitútu v Japonsku použil ultrarýchle laserové impulzy z femtosekundového lasera na ožarovanie atómov v teluritovom skle a objavil zmienku o prekvapivom tajný.
Atómy teluritového skla ožiarené femtosekundovým laserom sa reorganizovali, čo vedcom umožnilo objaviť spôsob, ako premeniť teluritové sklo na polovodičové materiály. Prečo je tento objav úžasný? Hlavným dôvodom je, že keď sú polovodičové materiály vystavené slnečnému žiareniu, generujú elektrickú energiu, čo znamená, že v budúcnosti bude možné premeniť okná v každodennom živote ľudí na jednomateriálové zariadenia na zber a snímanie svetla, ktoré majú nepochybne veľký potenciál.
Experimentálny tím zo Švajčiarskeho federálneho technologického inštitútu v Lausanne (EPFL), Švajčiarsko, narazil na tvorbu polovodivých telúrových nanokryštalických fáz na sklenených povrchoch, keď sa pokúšali pochopiť samoorganizačné procesy v skle, čo vyvolalo myšlienku skúmania možných fotovodivé vlastnosti as nimi súvisiace zariadenia na zber svetla.
Vedci zistili, že modifikovali sklo a analyzovali účinky pomocou teluritového skla vyrobeného kolegami z Tokijského technologického inštitútu v Japonsku a femtosekundového lasera.
Po vyleptaní jednoduchého vzoru čiar na povrchu teluritového skla s priemerom 1- cm sa teda zistilo, že sklo je schopné generovať elektrické prúdy, ktoré pri ožiarení v ultrafialovom a viditeľnom spektre trvajú mesiace.
Ako to teda femtosekundový laser robí? Začína sa princípom spracovania femtosekundovým laserom.
Spracovanie femtosekundovým laserom je pokročilá technológia spracovania založená na viacfotónovom nelineárnom absorpčnom a ionizačnom mechanizme. Keď sa femtosekundový svetelný impulz aplikuje na povrch materiálu alebo do vnútra priehľadného materiálu, oblasť pôsobenia svetelného impulzu je extrémne malá v dôsledku extrémne krátkeho trvania svetelného impulzu (femtosekundová úroveň), zatiaľ čo intenzita svetla je extrémne vysoká. V tomto prípade energia laserového impulzu nemá čas prejsť okolo bodu pôsobenia, takže pôsobenie alebo spracovanie svetelného impulzu je ukončené vo veľmi krátkom čase.
Tento extrémne krátky čas pôsobenia umožňuje, aby bola energia laserového impulzu absorbovaná materiálom hlavne prostredníctvom nelineárneho absorpčného procesu, namiesto konvenčnej lineárnej absorpcie fotónovej energie. Vďaka nelineárnej absorpcii nie je energia laserového impulzu akumulovaná materiálom vo forme tepla a preto je generované teplo takmer zanedbateľné.
Keďže sa vytvára veľmi málo tepla, nedochádza prakticky k tepelnému poškodeniu spracovávaného materiálu, čo je hlavnou výhodou spracovania femtosekundovým laserom. Tento typ spracovania zabraňuje efektu prenosu tepla, výsledkom čoho je oveľa vyššia presnosť a výsledky.
Je to práve preto, že spracovanie femtosekundovým laserom spúšťa lokalizovaný ionizačný jav spúšťaný procesom multifotónovej absorpcie, ktorý je ďalej zosilnený následnými kaskádovými udalosťami, ako je lavína a/alebo tunelová ionizácia.
Zjednodušene povedané, keď je vnútorná štruktúra materiálu narušená a je v stave, vytvorili sa podmienky pre fázy rekombinantného materiálu, ktoré sú stabilnejšie v porovnaní s ich pôvodne substabilnými (sklovitými alebo nesklovitými) náprotivkami.
V prípade teluritového skla, keď sa jeho štruktúra mení po vystavení femtosekundovému laseru, tvoria sa semená pozostávajúce zo zhlukov atómov teluru a nakoniec vyrastú do nanokryštálov teluritu, keď sa sklená fáza rozpadne.
Materiál spočiatku nevedie elektrinu a nie je schopný zbierať fotóny, ale po transformácii femtosekundovým laserom je jeho lokálne správanie úplne odlišné.
Úžasné je aj to, že táto práca si nevyžaduje rôzne materiály na výrobu, ale jednoducho používa laser na lokálnu úpravu materiálu tak, aby sa zmenená oblasť správala odlišne od pôvodného materiálu. Nízka cena a jednoduchosť použitia lasera ho robia škálovateľným na akýkoľvek typ/veľkosť substrátu, jednoducho skenovaním laserového lúča po povrchu materiálu.
Stále existujú problémy s výskumom, ktoré je potrebné pochopiť do hĺbky, a stále existuje proces, ktorým je potrebné prejsť na zlepšenie výkonu zariadenia a posunúť koncept z experimentovania na priemyselné pristátie.
Jednou z veľkých výziev je zabezpečiť, aby vylepšené oblasti, ktoré pohlcujú svetlo, boli aj oblasťami, ktoré sú neviditeľné voľným okom, aby si okno zachovalo svoju funkčnosť a zároveň umožnilo ľuďom jasne vidieť cez sklo von, pričom sklo zostane estetické. potešujúce.
V tomto štádiu však niektoré potenciálne fotonické aplikácie, ktoré si vyžadujú prácu, ako je detekcia a kvantifikácia prítomnosti svetla v špecifických vlnových dĺžkach alebo spektrálnych rozsahoch, z toho mohli ťažiť.
