Un nuevo estudio colaborativo descubre el notable potencial de los láseres ultrarrápidos para proporcionar soluciones innovadoras en el procesamiento de materiales 2D para muchos desarrolladores de tecnología, como fotodetectores de alta velocidad, electrónica flexible, biohíbridos y células solares de próxima generación.
La manipulación de materiales 2D, como el grafeno y los dicalcogenuros de metales de transición (TMD), es fundamental para el desarrollo de tecnologías electrónicas, fotónicas, cuánticas y de sensores de próxima generación. Estos materiales exhiben propiedades únicas, que incluyen alta conductividad eléctrica, flexibilidad mecánica y propiedades ópticas sintonizables. Sin embargo, los métodos de procesamiento convencionales a menudo carecen de la precisión necesaria y pueden provocar daños térmicos. Aquí es donde entra en juego el procesamiento láser ultrarrápido, que ofrece un control sin precedentes sobre las propiedades de los materiales a nanoescala.
Láseres ultrarrápidos para cambiar materiales
Los avances recientes en el campo de las interacciones luz-materia han allanado el camino para el uso transformador del procesamiento láser ultrarrápido en materiales 2D. Un nuevo estudio de Aleksei Emelianov, Mika Patterson Universidad de Jyväskylä (Finlandia)y de Ivan Bobrinetskiy Instituto de Biociencias (Serbia) explora el notable potencial de las técnicas láser ultrarrápidas en la manipulación de materiales en capas 2D y heteroestructuras de van der Waals (vdW) hacia aplicaciones novedosas.
“El procesamiento láser ultrarrápido ha surgido como una técnica versátil para modificar materiales e introducir nuevas funcionalidades. A diferencia de los métodos ópticos de onda continua y pulso largo, los láseres ultrarrápidos ofrecen una solución a los problemas de calentamiento térmico. “Interacciones no lineales entre pulsos láser ultrarrápidos y una tecnología de 2D Los materiales influyen significativamente en sus propiedades químicas y físicas”, explica Alexey Emelyanov, investigador postdoctoral de la Universidad de Jyväskylä.
Una nueva herramienta para manipular propiedades de materiales 2D
Los investigadores describen los avances logrados durante la última década y se centran principalmente en el papel transformador de los pulsos láser ultrarrápidos en la tecnología verde sin máscara, que permiten procesos sustractivos y aditivos típicos de los dispositivos modernos. Aprovechando el efecto de coherencia entre los estados de energía dentro de las capas atómicas y la irradiación láser ultrarrápida, es posible lograr una resolución de hasta varios nanómetros.
“Se están investigando activamente las interacciones ultrarrápidas de fotómetros para estudiar las propiedades ópticas únicas de los materiales de baja dimensión”, dice Alexey Emelyanov. “En nuestra investigación, descubrimos que las características del procesamiento láser ultrarrápido de los materiales 2D de diamante tienen el potencial de convertirse en una nueva tecnología. herramienta de manipulación”, continúa.
Herramientas confiables para el procesamiento avanzado de contenido
Se analizan los avances clave en funcionalización, dopaje, reconstrucción atómica, transformación de fase y micro y nanopatrones 2D y 3D. La capacidad de manipular materiales 2D a una escala tan fina abre innumerables posibilidades para el desarrollo de nuevas aplicaciones fotónicas, electrónicas y de sensores. Las aplicaciones potenciales incluyen fotodetectores de alta velocidad, electrónica flexible, biohíbridos y células solares de próxima generación. La precisión del procesamiento láser ultrarrápido permite la creación de estructuras complejas a micro y nanoescala con aplicaciones potenciales en telecomunicaciones, diagnóstico médico y monitoreo ambiental.
“Es sorprendente lo versátiles que son los láseres ultrarrápidos para ajustar y modificar materiales 2D. Es muy probable que los láseres puedan proporcionar soluciones innovadoras en el procesamiento de materiales 2D para muchos desarrolladores de tecnología”, añadió Mika Patterson.
Esta revisión representa un paso importante para aprovechar todo el potencial de los materiales 2D y vdW para impulsar nuevos desarrollos en tecnología e industria.
“Aun así, es necesario investigar los fundamentos físicos de las interacciones ultrarrápidas entre los láseres y los materiales 2D. Esto debería incluir no sólo las interacciones entre la red y la luz de los materiales 2D, sino también el entorno y los sustratos”, afirma Ivan Bobrentsky. , lo que hace que la física de estos procesos sea más compleja pero al mismo tiempo interesante”, continúa.
