Baru-baru ini, secara kebetulan, sekumpulan saintis dari Institut Teknologi Persekutuan Switzerland di Lausanne, Switzerland, dan Institut Teknologi Tokyo, Jepun, menggunakan denyutan laser ultrafast daripada laser femtosaat untuk menyinari atom dalam kaca tellurite dan menemui sebutan yang mengejutkan. rahsia.
Atom kaca tellurite yang disinari oleh laser femtosecond disusun semula, membolehkan saintis menemui cara untuk menukar kaca tellurite menjadi bahan semikonduktor. Mengapa penemuan ini menakjubkan? Sebab utama ialah apabila bahan semikonduktor terdedah kepada cahaya matahari, ia menjana tenaga elektrik, yang bermaksud bahawa pada masa hadapan adalah mungkin untuk mengubah tingkap dalam kehidupan seharian manusia menjadi peranti pengumpul cahaya dan penderia bahan tunggal yang sudah pasti mempunyai potensi besar.
Pasukan eksperimen dari Institut Teknologi Persekutuan Switzerland di Lausanne (EPFL), Switzerland, terjumpa pembentukan fasa nanokristalin telurium semikonduktor pada permukaan kaca apabila mereka cuba memahami proses penyusunan diri dalam kaca, yang mencetuskan idea meneroka kemungkinan sifat fotokonduktif dan peranti penuaian cahaya yang berkaitan dengannya.
Para penyelidik membuat penemuan dengan mengubah suai kaca dan menganalisis kesannya dengan bantuan kaca tellurite yang dihasilkan oleh rakan sekerja di Institut Teknologi Tokyo di Jepun dan laser femtosecond.
Selepas menggores corak garisan ringkas pada permukaan kaca tellurit berdiameter 1-cm, didapati bahawa kaca itu mampu menghasilkan arus elektrik yang bertahan selama berbulan-bulan apabila disinari dalam spektrum ultraungu dan kelihatan.
Jadi bagaimana laser femtosecond melakukannya? Ia bermula dengan prinsip pemprosesan laser femtosecond.
Pemprosesan laser Femtosecond ialah teknologi pemprosesan termaju berdasarkan mekanisme penyerapan dan pengionan tak linear berbilang foton. Apabila nadi cahaya femtosaat digunakan pada permukaan bahan atau pada bahagian dalam bahan lutsinar, kawasan tindakan nadi cahaya adalah sangat kecil disebabkan oleh tempoh nadi cahaya yang sangat singkat (tahap femtosaat), manakala keamatan cahaya adalah sangat tinggi. Dalam kes ini, tenaga nadi laser tidak mempunyai masa untuk mengembara di sekitar titik tindakan, supaya tindakan atau pemprosesan nadi cahaya berakhir dalam tempoh masa yang sangat singkat.
Masa tindakan yang sangat singkat ini membolehkan tenaga nadi laser diserap oleh bahan terutamanya melalui proses penyerapan tak linear, bukannya penyerapan linear konvensional tenaga foton. Disebabkan oleh penyerapan bukan linear, tenaga nadi laser tidak terkumpul oleh bahan dalam bentuk haba dan oleh itu haba yang dihasilkan hampir boleh diabaikan.
Oleh kerana haba yang sangat sedikit dihasilkan, hampir tiada kerosakan haba pada bahan yang sedang diproses, yang merupakan kelebihan utama pemprosesan laser femtosecond. Pemprosesan jenis ini mengelakkan kesan pemindahan haba, menghasilkan ketepatan dan hasil yang lebih tinggi.
Ia adalah tepat kerana pemprosesan laser femtosaat mencetuskan fenomena pengionan setempat yang dicetuskan oleh proses penyerapan multifoton, yang dikuatkan lagi oleh peristiwa melata berikutnya seperti runtuhan salji dan/atau pengionan terowong.
Ringkasnya, apabila struktur dalaman bahan terganggu dan ia berada dalam keadaan, keadaan telah diwujudkan untuk fasa bahan rekombinan yang lebih stabil berbanding dengan rakan sejawatannya yang awalnya substable (berkaca atau tidak).
Dalam kes kaca tellurit, apabila strukturnya berubah apabila terdedah kepada laser femtosecond, benih yang terdiri daripada kelompok atom tellurium terbentuk dan akhirnya berkembang menjadi nanokristal tellurit apabila fasa kaca terurai.
Pada mulanya, bahan itu tidak mengalirkan elektrik dan tidak dapat mengumpul foton, tetapi setelah diubah dengan laser femtosaat, kelakuan setempatnya berbeza sama sekali.
Apa yang mengagumkan ialah kerja ini tidak memerlukan pelbagai bahan untuk difabrikasi, tetapi hanya menggunakan laser untuk mengubah bahan secara tempatan supaya kawasan yang diubah berkelakuan berbeza daripada bahan asal. Kos yang rendah dan kesederhanaan penggunaan laser menjadikannya berskala kepada sebarang jenis/saiz substrat, hanya dengan mengimbas pancaran laser di atas permukaan bahan.
Masih terdapat isu dengan penyelidikan yang perlu difahami secara mendalam, dan masih terdapat proses yang perlu dilalui untuk meningkatkan prestasi peranti dan mengambil konsep daripada percubaan kepada pendaratan industri.
Salah satu cabaran besar adalah untuk memastikan bahawa kawasan yang diperbaiki yang menyerap cahaya juga merupakan kawasan yang tidak dapat dilihat dengan mata kasar supaya tingkap dapat mengekalkan fungsinya sambil membolehkan orang ramai melihat dengan jelas melalui kaca ke luar, mengekalkan kaca secara estetik. menggembirakan.
Walau bagaimanapun, pada peringkat ini, beberapa aplikasi fotonik yang berpotensi yang memerlukan kerja seperti mengesan dan mengukur kehadiran cahaya pada panjang gelombang atau julat spektrum tertentu telah dapat memanfaatkannya.
