研究目的
研究液体环境对单脉冲激光烧蚀表面纳米结构化及纳米粒子生成基本机制的影响。
研究成果
液体环境显著影响激光加工表面的形貌及纳米粒子的生成。该环境能消除尖锐表面特征、减少材料去除量并缩小纳米粒子尺寸分布范围。研究还表明，液相环境中的溶质可能为激光加工表面实现超掺杂提供潜在途径。
研究不足
该研究仅聚焦于单一材料（铬）和特定激光脉冲时长（200飞秒），这可能限制研究结果对其他材料或激光参数的普适性。虽然模拟与实验条件高度匹配，但计算模型的简化可能导致差异出现。
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液体环境对激光诱导周期性表面结构及纳米颗粒单脉冲生成的影响
DOI：10.1039/D0NR00269K
期刊：Nanoscale
出版年份：2020
更新时间：2025-09-19 17:13:59
摘要：
一项紧密结合计算与实验的研究探究了液体环境对单脉冲激光烧蚀过程中表面纳米结构化及纳米颗粒生成基本机制的影响。针对水中铬的大规?？占涞髦粕帐捶肿佣ρＤ饨沂玖松帐从鹆饔胨涓丛拥亩嗷プ饔茫喊ㄋ肪呈股帐从鹆骺焖偌跛?、烧蚀羽流与水界面处形成并迅速解体的高温金属层、烧蚀羽流主要部分发生横向再分布与再沉积，最终形成光滑的凝固表面特征。模拟预测的表面特征形态与水中铬单脉冲激光烧蚀实验结果高度吻合，验证了模拟揭示的作用机制。研究表明，相比真空激光烧蚀，液体环境能消除表面形态的尖锐特征，使靶材材料去除量降低一个数量级以上，并缩小纳米颗粒尺寸分布范围。此外，计算预测显示液体环境组分分子会有效掺入受照靶材表面区域，且产生的空位浓度超过平衡水平一个数量级以上，这为利用液体环境溶质实现激光生成表面的超掺杂提供了可能性。
作者：
Cheng-Yu Shih，Iaroslav Gnilitskyi，Maxim V. Shugaev，Evangelos Skoulas，Emmanuel Stratakis，Leonid V. Zhigilei
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