Os lasers de femtosegundo são capazes de processar qualquer material sólido com alta qualidade e alta precisão usando suas características ultra-rápidas e ultra-intensas. Com o desenvolvimento contínuo da tecnologia a laser, a fabricação ultrarrápida a laser pode se tornar um dos principais métodos empregados na fabricação de ponta no futuro.

Recentemente, pesquisadores descobriram um novo método de controle de dinâmica de elétrons para micro / nano fabricação de laser ultrarrápido. Pela primeira vez, a dinâmica do elétron transiente localizado pode ser ativamente controlada para manipular as propriedades do material, o que aumenta muito a eficiência, qualidade, uniformidade e precisão de fabricação do laser.

Esta pesquisa foi conduzida pelo grupo do Professor Lan Jiang do Instituto de Tecnologia de Pequim, em cooperação com o Professor Tian-Hong Cui da Universidade de Minnesota, e o professor Yongfeng Lu da Universidade de Nebraska – Lincoln. Os resultados de suas pesquisas foram revisados ​​recentemente em Luz:Ciência e Aplicações .

Na última década, o grupo de pesquisa dedicou seus esforços ao estudo de novos métodos de fabricação baseados no controle da dinâmica do elétron. Eles usaram o laser ultrarrápido de forma temporal / espacial para controlar a dinâmica de elétrons transientes localizados (por exemplo, densidade, temperatura, e distribuição); além disso, eles modificaram as propriedades transitórias localizadas do material e ajustaram a mudança de fase do material; eventualmente, eles implementaram o novo método de fabricação.

Eles estabeleceram um modelo multiescala de interações de materiais a laser ultrarrápidas e previram que os pulsos ultrarrápidos de formato temporal / espacial podem controlar os processos de interação de materiais a laser. Além disso, com base nas previsões teóricas, eles verificaram experimentalmente a validade do método de controle da dinâmica do elétron. Além disso, eles propuseram e implementaram um sistema de medição multiescala para observar a dinâmica de ablação a laser de femtossegundo da escala de femtossegundo para a segunda escala, que forneceu evidências experimentais para o mecanismo proposto.

Usando este método, eles melhoraram muito a eficiência de fabricação, qualidade, repetibilidade e precisão, e estendeu os limites de fabricação de fabricação de laser. O novo método resolveu alguns desafios críticos de fabricação e já foi aplicado a uma série de grandes projetos nacionais chineses. Este novo método realiza o controle ativo da dinâmica do elétron transiente localizado no processo de fabricação do laser pela primeira vez. Além disso, abre amplas possibilidades para o controle da fabricação no nível do elétron, que pode fornecer contribuições revolucionárias para a fabricação de ponta, manipulação de propriedades de materiais, e controle de reações químicas.