Vísindamenn finna nýja leið til að bæta leysivinnsluupplausn

Nýlega hefur hópur vísindamanna frá Tohoku háskólanum í Japan með góðum árangri notað sérsniðna geislaskautaðan leysigeisla til að einbeita sér að inni í efni til að framleiða örsmáa ljósbletti, sem aftur bætir verulega upplausn leysiefnavinnslu.
Þessi nýstárlega nálgun, sem lýst er í smáatriðum í tímaritinu Optics Letters, gjörbyltir leysivinnslutækni.
Laservinnslutækni gegnir mikilvægu hlutverki í ýmsum atvinnugreinum, þar á meðal bifreiðum, hálfleiðurum og lyfjafyrirtækjum, sérstaklega í nákvæmni vinnslu eins og borun og skurði. Þrátt fyrir að örstutt púlsleysisgjafar hafi tekist að ná nákvæmri vinnslu á míkron til tugum míkron mælikvarða, hefur nútíma iðnaður og vísindarannsóknir séð vaxandi eftirspurn eftir smærri vinnslu, með nákvæmni undir 100 nanómetrum að verða óyfirstíganleg hindrun fyrir núverandi tækni.
Vísindamenn við Tohoku háskólann einbeittu sér að geislaskautuðum leysigeislum, sérstökum vektorgeislum sem mynda langsum rafsvið í brennipunktinum, sem leiðir til minni bletts en hefðbundnir geislar. Þrátt fyrir að þessi eiginleiki sýni mikla vinnslumöguleika, veldur ljósbroti við loft-efnisviðmótið að bletturinn veikist inni í efninu og takmarkar notkun þess.
Til að sigrast á þessari áskorun notaði rannsóknarhópurinn á skapandi hátt olíudýfingaraðferðina, sem er almennt notuð í lífsmásjárskoðun. Með því að setja olíu-ídýfi hlutfallið á leysirunnið glerundirlag, beygir ljósið ekki þegar það fer í gegnum sökkt olíu og gler vegna þess að olían og glerið hafa svipaða brotstuðul og tryggir þannig blettstöðugleika og nákvæmni.
Rannsakendur pældu frekar í hegðun geislaskautaðra geisla og komust að því að lengdarsviðið eykst til muna þegar geislinn er fókusaður og samsettur með hringskjá. Þessi aukaáhrif stafa af heildarendurkasti með háu samleitnihorni við gler-loft viðmótið. Með því að nota þennan hringlaga geislaskautaða geisla tókst teyminu að búa til örlítinn brennipunkt.
Þeir beittu síðan tækninni við vinnslu á glerflötum með ofurstuttum púlsandi leysigeisla. Umbreyttum púlsinum er skotið einu sinni aftan á glerundirlagið til að búa til 67-nanómetra-þvermál gat í efninu, stærð sem er um 1/16 af bylgjulengd leysigeislans, sem bætir vinnslunákvæmni verulega.
Þessi bylting bætir ekki aðeins nákvæmni beinnar efnisvinnslu með auknu rafsviði á lengd, heldur veitir okkur einnig einfalda leið til að átta sig á vinnslukvarða sem eru innan við 100 nanómetrar,“ sagði Yuichi Kozawa, dósent við Tohoku háskólann í þverfaglegri stofnun. Rannsóknir í háþróuðum efnum (IMRAM), og meðhöfundur ritgerðarinnar. Þetta mun opna nýja möguleika fyrir nanóframleiðslu með laser á ýmsum iðnaðar- og vísindasviðum."