Лазерный нагрев тысячекратно ускоряет самоорганизацию наноматериалов

Сотрудники Брукхэвенской Национальной Лаборатории Павел Маевский и Кевин Ягер (Kevin Yager) построили единственный в своем роде аппарат, который сканирует фокусированным лазерным лучом пленочный образец, вызывая в нем интенсивные и мгновенные температурные скачки.

Эта новая технология зонного лазерного отжига (Laser Zone Annealing, LZA) активизирует процессы структурной самоорганизации материалов, заставляя их протекать в 1000 раз быстрее, чем в традиционных промышленных печах. Полученные результаты обсуждаются в журнале ACS Nano.

У исследовавшихся авторами блочных сополимеров самосборка в вакуумных печах занимает больше суток. Такая длительная выдержка при высокой температуре неизбежно приводит к деградации образующейся структуры, оставляя в образце трещины и прочие дефекты.

Процесс LZA быстро стимулирует полимер без притока повреждающей его избыточной энергии. Образец полностью самоорганизуется менее чем за секунду, более того, локальные тепловые импульсы устраняют уже имевшиеся дефекты в наноструктуре полимерной пленки.

LZA генерирует температуры более 500 °C, при этом температурный градиент (параметр, ответственный за ускорение самосборки) может превысить 4000 градусов на миллиметр.

Ученые продолжат совершенствование своей установки. Они рассчитывают добиться получения с ее помощью многослойных структур. Это имело бы первоочередное значение для улучшения антиотражательных покрытий, панелей солнечных батарей и для совершенствования электронных схем.