对FLIPSS周期的研究表明 ， 随着材料和激光烧蚀条件的不同 ， FLIPSS周期可以有很大的变化 。 一般认为 ， FLIPSS分为周期接近激光波长的低空间频率LIPSSs(经典干涉模型)和周期远小于激光波长的高空间频率LIPSSs (HSFLs) 。 与LSFLs类似 ， 在许多材料上也可以观察到HSFLs ， 包括半导体、介质和金属 。 一个正常入射的线极化激光波[见图5a)
会产生两个spp ， 波矢量Ks1和Ks2沿空气-金属界面反向传播 。
图5 示意图显示 。
虽然SPP机制通常用于解释LSFL和HSFL的形成 ， 但也提出了其他机制 ， 例如激光诱导表面不稳定性的自组织和HSFL形成的二次谐波 。 目前 ， LSFL和HSFL的形成机制尚未完全了解 ， 争论仍在继续 。
最后 ， 我们注意到 ， LSFL通常在激光注量略高于单脉冲烧蚀阈值的情况下产生 。 通常 ， 用于产生LSFL的应用激光炮数低于几百 。 HSFL通常在低于单脉冲烧蚀阈值的激光注量值下使用数百到数千次激光来产生 。 通常 ， 飞秒激光具有高斯空间强度分布 。 因此 ， 在辐照光斑上不会均匀产生翻转 。 例如 ， 当首次在辐照光斑的中心区域观察到FLIPSS时 ， 它可以在中心区域消失 ， 但在外围区域出现 ， 激光通量或激光脉冲数量增加 。 高斯空间强度分布引起的另一个有趣的特征是从高强度中心区域的LSFL到低强度外围区域中具有双倍间距的HSFL的突变效应 。
4、单个纳米孔和纳米/微孔阵列
Pronko等人已经证明 ， 具有高斯光束轮廓的飞秒激光束能够在略高于损伤阈值的激光注量下通过烧蚀在金属薄膜中钻取单个纳米孔 。 在这些烧蚀条件下 ， 只有聚焦激光束的中心部分可以烧蚀金属 ， 从而形成纳米孔 。 Pronko等人使用紧密聚焦到3000 nm光斑大小的飞秒激光束在银膜中产生了直径300 nm、深度52 nm的纳米孔 。 进一步研究了该技术在过渡金属（Cr、Mo、W和Fe）上产生亚衍射结构 ， 发现通过在金属表面成像小孔径 ， 可以生成更高质量的纳米孔 。
使用近阈值飞秒激光脉冲对金属表面进行了纳米铣削研究 ， 其中产生了深度约为10 nm的凹坑 。 Eversole等人开发了一种等离子体激光纳米烧蚀技术 ， 用于通过飞秒激光辐照沉积在硅表面的金纳米球在硅中制备纳米孔 。 纳米孔是由飞秒激光在金纳米颗粒近场中增强的等离子体散射引起的纳米烧蚀产生的 。 产生了深度约为25 nm的纳米孔 。 Vestentoft等人使用石英微球沉积在金属表面形成的自组装微透镜阵列制作了纳米孔阵列 。 使用石英微球在水或乙醇中的悬浮液沉积石英微球 。 当溶质蒸发时 ， 微球形成的图案取决于其在悬浮液中的浓度 。 单个激光脉冲的烧蚀会导致金属中的纳米孔和微球的去除 。 研究了一种基于干涉飞秒激光烧蚀的纳米孔图案化技术 。 在该技术中 ， 金属表面上的四束干涉图案化用于烧蚀 ， 允许在表面上产生纳米/微孔阵列 。 最后 ， 我们注意到 ， 使用FLIPSS技术也可以生成规则的纳米孔阵列 。
5、各种受控纳米结构
在空气和液体中研究了通过直接飞秒激光加工产生的金属上的各种受控纳米结构 。 对在空气中烧蚀铜块样品后的激光诱导表面改性进行了系统研究 。 图6a显示了在略高于烧蚀阈值的激光注量下由单个脉冲产生的表面结构的扫描电子显微镜（SEM）图像 ， 其中标记了初始纳米结构的特征类型 。 为了进行比较 ， 图6b以与图6a相同的比例显示了激光辐照之前样品表面的典型形貌 。 如图6a所示 ， 表面结构在高度局部化的纳米级位置开始 。 典型结构包括直径在40-100nm范围内的圆形纳米孔、直径在20-70nm范围内、长度在20-80nm的纳米突起、任意形式的纳米腔以及纳米腔周围的纳米边缘 。 因此 ， 在这些飞秒激光加工条件下 ， 可以产生低至20纳米的纳米级特征 。 从图6a可以看出 ， 纳米孔或纳米腔立即伴随纳米边缘或纳米突起 ， 表明纳米级材料重新定位到相邻位置 。 这些一对一纳米尺度的凹陷和突起随机出现在激光光斑上 ， 表明由于真实样品上存在的初始表面纳米结构缺陷增强了等离子体吸收 ， 因此出现了初始的非均匀激光能量沉积 。
图6 （a）在1.52J/cm2的激光注量下用一次激光烧蚀在铜上诱导的新生纳米结构和（b）辐照前样品表面的典型图像 。 注意 ， 图6b未显示与图6a中完全相同的样本点 。
图7显示了在1.52J/cm2的激光注量下烧蚀的表面结构随激光射数增加而演变 。 可以看出 ， 表面结构的平均尺寸随着激光发射次数的增加而变大 ， 这导致在足够高的激光发射次数下形成微观结构 ， 如图7d所示 。 在图7d中还可以看到 ， 纳米结构仍在继续形成然而 ， 它们的密度明显变小 。 图7 e显示了在不同激光注量和飞秒激光发射次数的组合下在铜上产生的不同类型的表面结构图 。 该图表明 ， 在低激光注量和低激光发射次数下产生纳米结构的最有利条件是烧蚀区 。 如图7e所示 ， 直接飞秒激光烧蚀能够通过改变激光束参数来产生纳米结构和微纳米结构的各种组合（所谓的分层或多尺度结构） 。 研究的一个重要发现是 ， 纳米结构和微纳米结构的各种组合的形态和统计特性取决于激光参数 。 这使得不规则表面结构的可控制造具有调整的形态和统计特性 。
推荐阅读
- 格陵兰岛热到每日融冰60亿吨引争议：地球真正的灰犀牛事件来了？
- 材料工程基础-重点
- 《Nature Nanotech.》最新水凝胶人工肌肉！
- 爱因斯坦错了？德国科学家：人类可以“超光速旅行”，真的吗？
- 中国59岁大爷，首创“360度踩踏”自行车，厂商出660万收购被拒
- 外星文明存在4大可能性，马斯克认为第四种最有可能！为什么？
- “吃鸡”动物主题新皮肤！继恐龙拽拽之后，还有猫、老鼠和兔子！
- 浅析亚里士多德的灵魂观，人的灵魂中最低级的是植物灵魂或营养灵魂，人是实体的形式意味着灵魂是有朽
- 南极天空变成粉红色，怪异霞光取代“极夜”， 为什么会这样？