Piotr Nyga i Michał Nowak. Fot. WAT
Porównywalną do rzeźbienia nową technikę kształtowania powierzchni przy użyciu lasera femtosekundowego będzie można zastosować w miniaturyzacji soczewek optycznych do telefonów komórkowych czy kamer. Laser działa jak nanodłuto i umożliwia tworzenie zaawansowanych struktur, a technikę rozwijają naukowcy z Wojskowej Akademii Technicznej.
Precyzyjna interakcja światła z metalicznymi nanocząstkami, która pozwala na kontrolowaną modyfikację warstw materiału, stała się inspiracją do projektu „Nano-dłuto laserowe” przyznanego dr. inż. Piotrowi Nydze z Instytutu Optoelektroniki WAT w ramach grantu OPUS 27 Narodowego Centrum Nauki.
Aby przybliżyć nową technikę i nowe narzędzie do tworzenia maleńkich struktur, badacz sięga po porównania do baśni Hansa Christiana Andersena o księżniczce na ziarnku grochu. W baśni tej tytułowa księżniczka nie wysypia się, ponieważ nieświadomie wyczuwa maleńkie ziarnko grochu ukryte pod wieloma materacami.
„W naszym projekcie rolę ziarnka grochu spełnia maleńka cząstka metalu – nanocząstka. Będzie ona wykonana ze złota, srebra lub glinu. Natomiast rolę księżniczki odgrywa światło, a dokładniej bardzo krótkie impulsy lasera femtosekundowego. Mimo że nanocząstka metalu jest ponad tysiąc razy mniejsza niż średnica włosa, to bardzo mocno może +doskwierać+ światłu, trochę tak jak ziarnko grochu księżniczce” – obrazuje dr inż. Nyga w popularnonaukowym opisie projektu NCN. Zaznacza jednak, że w realnym świecie cząstka ta będzie absorbować znaczną część energii impulsu laserowego kierowanego w jej kierunku.
Naukowiec wraz ze swoim zespołem sprawdzi, jak światło lasera oddziałuje z warstwowymi strukturami metaliczno-dielektrycznymi. Badacze wykonają szereg stosów składających się z wielu warstw. Zamiast materacy użyją cienkich przezroczystych warstw z materiałów podobnych do szkła, a pomiędzy te warstwy zamiast ziarenek grochu „rozrzucą” nanocząstki różnych metali. Struktury te zostaną wytworzone w specjalistycznych systemach do osadzania – napylarkach próżniowych.
„Próbki będziemy oświetlać laserem. Światło lasera będzie oddziaływało z nanocząstkami metalicznymi, w efekcie czego usuwana będzie część warstwy szkło-podobnej. Dobierając parametry lasera będziemy sterować grubością usuwanej warstwy szkło-podobnej. W ten sposób będziemy w stanie kształtować powierzchnię stosu, podobnie jak artysta kawałek drewna – dłutem” – porównuje dr inż. Nyga.
Celem jego projektu jest poznanie tajników „nanodłuta” laserowego – nowego sposobu strukturyzowania powierzchni w mikro i nanoskali. Naukowcy chcą zrozumieć jak składowe materiały użyte do wytworzenia warstw metaliczno-dielektrycznych, parametry wiązki laserowej i inne czynniki wpływają na końcowy efekt. W końcowym etapie projektu wytworzą strukturyzowane powierzchnie, które będą skupiały światło, tak jak np. soczewka szkła powiększającego. Zdaniem kierownika projektu w bliskiej przyszłości te strukturyzowane elementy mogą zastąpić soczewki w telefonach, aparatach fotograficznych i kamerach.(PAP)
Nauka w Polsce, Karolina Duszczyk
kol/ bar/
