Femtosecond lasers zijn in staat om elk vast materiaal met hoge kwaliteit en hoge precisie te verwerken met behulp van hun ultrasnelle en ultra-intensieve eigenschappen. Met de voortdurende ontwikkeling van lasertechnologie, ultrasnelle laserproductie zou in de toekomst een van de belangrijkste methoden kunnen worden die worden gebruikt in hoogwaardige productie.

Onlangs, onderzoekers hebben een nieuwe methode van elektronendynamicacontrole gerealiseerd voor ultrasnelle lasermicro / nano-fabricage. Voor de eerste keer, de gelokaliseerde voorbijgaande elektronendynamica kan actief worden gecontroleerd om materiaaleigenschappen te manipuleren, wat de efficiëntie aanzienlijk verbetert, kwaliteit, uniformiteit en precisie van laserfabricage.

Dit onderzoek werd uitgevoerd door de groep van professor Lan Jiang van het Beijing Institute of Technology, in samenwerking met Professor Tian-Hong Cui van de Universiteit van Minnesota, en professor Yongfeng Lu van de Universiteit van Nebraska-Lincoln. Hun onderzoeksresultaten werden onlangs beoordeeld in Licht:wetenschap en toepassingen .

In het afgelopen decennium is de onderzoeksgroep heeft hun inspanningen gewijd aan het bestuderen van nieuwe productiemethoden op basis van elektronendynamiekregeling. Ze gebruikten de tijdelijk / ruimtelijk gevormde ultrasnelle laser om gelokaliseerde voorbijgaande elektronendynamica te regelen (bijv. dichtheid, temperatuur, en distributie); verder, ze wijzigden de gelokaliseerde tijdelijke materiaaleigenschappen en pasten de materiële faseverandering aan; eventueel, ze implementeerden de nieuwe fabricagemethode.

Ze hebben een multischaalmodel van ultrasnelle lasermateriaalinteracties opgesteld en voorspeld dat de tijdelijk / ruimtelijk gevormde ultrasnelle pulsen de interactieprocessen van lasermateriaal kunnen regelen. Verder, op basis van de theoretische voorspellingen, ze hebben experimenteel de validiteit van de regelmethode voor elektronendynamica geverifieerd. In aanvulling, ze hebben een multischaal meetsysteem voorgesteld en geïmplementeerd voor het observeren van femtoseconde laserablatiedynamiek van femtoseconde schaal tot tweede schaal, die experimenteel bewijs leverden voor het voorgestelde mechanisme.

Met behulp van deze methode, ze verbeterden de fabricage-efficiëntie aanzienlijk, kwaliteit, herhaalbaarheid en precisie, en breidde de fabricagelimieten van laserproductie uit. De nieuwe methode heeft een aantal kritieke productie-uitdagingen opgelost en is al toegepast op een reeks grote Chinese nationale projecten. Deze nieuwe methode realiseert voor het eerst de actieve controle van gelokaliseerde transiënte elektronendynamica in het laserfabricageproces. Verder, het opent brede mogelijkheden voor de controle van fabricage op het elektronenniveau, die revolutionaire bijdragen kunnen leveren aan hoogwaardige productie, manipulatie van materiaaleigenschappen, en chemische reacties controle.