Vytvářet na povrchu materiálů periodické struktury v submikronovém měřítku, tedy o rozměrech menších než tisícina milimetru, má v některých oblastech zásadní význam.

Okem je nelze rozlišit, a proto mohou být součástí ochranných prvků cenin. Periodické mikro a nanostruktury na povrchu materiálu jsou důležité také v leteckém průmyslu. Na povrchu křídel letadel řídí proudění vody a zamezují jejímu namrzání ve výškách. Je ale problém, jak tyto struktury vytvořit na velké ploše.

Upravit centimetr čtvereční povrchu za 10 sekund

Vědcům z HiLASE se nyní podařilo pomocí laserových impulsů vytvářet pravidelné, předem zvolené struktury na povrchu některých kovů: hliníku, titanu, mědi, molybdenu, zlata a oceli.

Dosavadními laserovými metodami šlo dosáhnout rychlosti zpracování asi jeden milimetr čtvereční za několik dní, což je pro velké plochy nepoužitelné.

„Existuje předpoklad, že zkušenosti budou využitelné pro velkou škálu prvků a materiálů, dokonce možná pro všechny kovy,” uvedli vědci v tiskové zprávě.

Výhodou jejich řešení je jednak vysoká přesnost vytvořených struktur, jednak rychlost. „Během 10 sekund je možno upravit asi jeden centimetr čtvereční povrchu, což velmi výrazně zvyšuje význam technologie pro praktické využití,” zmínili vědci.

Dosavadními laserovými metodami šlo dosáhnout rychlosti zpracování asi jeden milimetr čtvereční za několik dní, což je pro velké plochy nepoužitelné.

Italové požádali o spolupráci

K výzkumu vědce z Dolních Břežan přivedli badatelé z univerzity v italské Modeně.

„Naši italští kolegové se na nás obrátili s prosbou o spolupráci. Dařilo se jim vytvářet docela dobré struktury na některých materiálech, ale někde jim to nešlo a nebylo jasné proč. Protože můj kolega z HiLASE Thibault J.-Y. Derrien má v této oblasti asi desetileté zkušenosti a předpověděl možnost našeho řešení u řady materiálů, začali jsme s nimi pracovat,” řekla vedoucí týmu Nadezhda Bulgakova z HiLASE. Vysvětlení vědci našli za použití dlouhých vlnových délek světla.

Odborníci očekávají, že jejich řešení nahradí část dosud používaných metod pro periodické nanostruktury, jako jsou naprašování, chemické a plazmové leptání nebo nanoimprinting. Tyto metody jsou nákladné a také složité, některé z nich vyžadují vakuum nebo jiné speciální prostředí.

Na objevu spolupracovali také Yoann Levy a Tomáš Mocek z HiLASE. Za italskou stranu se výzkumu účastnili Leonardo Orazi a Iaroslav Gnilitskyi. Výsledky publikoval i prestižní vědecký časopis Scientific Reports.

Laserové centrum HiLASE bylo otevřeno v roce 2014 jako pracoviště Fyzikálního ústavu Akademie věd ČR, zaměřené na vývoj laserů nové generace. Stálo přibližně 850 miliónů korun, z toho 85 procent šlo z evropských fondů. V září si zde mohli středoškoláci vyzkoušet práci vědců. [celá zpráva]