La funzionalizzazione della superficie tramite micro/nanostrutturazione non è solo una fiorente area di ricerca ispirata alla bionica, ma è anche di grande importanza per varie applicazioni pratiche. La chiave per ottenere varie funzioni di superficie è la fabbricazione di micro/nanostrutture superficiali con dimensioni, gerarchie e composizioni controllate, che sta guidando il continuo progresso delle tecniche di micro/nanofabbricazione.
I ricercatori del Centro di ricerca sulla lavorazione dei materiali laser presso la Scuola di scienza e ingegneria dei materiali dell'Università di Tsinghua, in Cina, hanno trascorso anni a sviluppare tecniche di fabbricazione abilitate al laser per preparare micro/nanostrutture superficiali ed esplorarne le applicazioni funzionali.
Il lavoro dal titolo "Deposizione localizzata in-situ:una nuova dimensione al controllo nella fabbricazione di micro/nanostrutture superficiali tramite ablazione laser ultraveloce" è stato pubblicato su Frontiere dell'Optoelettronica .
I ricercatori hanno stabilito le capacità per controllare separatamente e con precisione le caratteristiche su scala micro e nanometrica, nonché per controllare il modo in cui vengono combinate per formare diversi tipi di strutture multilivello, affermano i ricercatori. Le funzioni e le applicazioni che hanno studiato includono bagnabilità estrema, antigelo, assorbimento della luce a banda larga, colori strutturali, evaporazione dell'acqua solare, gestione dell'interfaccia termica, proprietà tribologiche, spettroscopia Raman potenziata dalla superficie e fotoelettrocatalisi per applicazioni energetiche, ecc.
Ottenere un maggiore controllo sulla fabbricazione della struttura utilizzando laser ultraveloci e sviluppare approcci di fabbricazione più flessibili è uno dei loro obiettivi di ricerca continua. Oltre a controllare il processo di ablazione laser ultraveloce, hanno recentemente dimostrato che la deposizione in situ di particelle in seguito all'ablazione laser ultraveloce di superfici solide potrebbe anche essere controllata e utilizzata come processo microadditivo localizzato per accumulare strutture superficiali gerarchiche.
La formazione di pennacchi di plasma è un fenomeno universale che si verifica durante l'ablazione laser pulsata di solidi. I prodotti (nanoparticelle) dei pennacchi di plasma possono essere raccolti per essere utilizzati da liquidi esterni (nel caso dell'ablazione laser in liquidi) o substrati (nel caso della deposizione laser pulsata).
Al contrario, alcune delle nanoparticelle dei pennacchi di plasma si depositano in situ sulle superfici irradiate durante la strutturazione della superficie del laser ultraveloce. Per applicazioni specifiche, le caratteristiche strutturali depositate in situ svolgono un ruolo significativo nel migliorare le proprietà superficiali come l'assorbimento della luce, la sensibilità e la conversione dell'energia.
Tuttavia, se e come il processo di deposizione in situ possa essere controllato rimane una questione aperta. I loro studi recenti hanno mostrato la capacità di controllare il processo di deposizione in situ, ad esempio, per costruire strutture simili a fortini sopra matrici di micro coni piuttosto che limitarsi a produrre nanoparticelle distribuite casualmente. Il meccanismo di interazione laser-materia rivelato può motivare futuri interessi di ricerca a esplorare nuove possibilità nella fabbricazione di micro/nanostrutture superficiali funzionali utilizzando laser ultraveloci.
Ulteriori informazioni: Peixun Fan et al, Deposizione localizzata in situ:una nuova dimensione da controllare nella fabbricazione di micro/nanostrutture superficiali tramite ablazione laser ultraveloce, Frontiere dell'optoelettronica (2023). DOI:10.1007/s12200-023-00092-1
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