НАНООПТИКА
В ИПФ РАН под руководством Н. М. Битюрина исследуются физические основы и разрабатываются методы лазерного наноструктурирования поверхности и объема твердых тел.
В настоящий момент основным способом создания твердых наноструктур произвольной трехмерной конфигурации является лазерная нанополимеризация. Структуры образуются прямой записью сфокусированным лазерным пучком, инициирующим фотополимеризацию в соответствующей среде. Данная технология востребована в фотонике, микрофлюидике, в задачах трехмерного хранения информации, а также в биомедицинских приложениях. В ИПФ исследуется вопрос разрешающей способности этого метода создания трехмерных наноструктур. Разработаны теоретические модели, позволившие оценить минимальные размеры структур, обусловленные флуктуационными неоднородностями получающейся в результате полимеризации сетки зацепления макромолекул — геля. Совместно с лазерным центром IESL FORTH (Гераклион, Греция) был разработан новый метод лазерной записи трехмерных структур с повышенным пространственным разрешением, основанный на использовании диффузия специально введенного в композицию ингибитора полимеризации. Этим методом были получены образцы фотонных кристаллов из гибридного органо-неорганического полимера с периодом решетки 400 нм. Это лучший результат, полученный с помощью прямой лазерной записи одним лазерным пучком.
Технологичным способом получения наноструктур на поверхности является лазерная наносферная литография. На модифицируемую поверхность наносится монослой диэлектрических микрошариков, играющих роль ближнепольных микролинз. При облучении шарики формируют в подложке максимумы поля, в которых осуществляется модификация поверхности. Таким образом, множество наноструктур может быть одновременно создано в результате облучения одним лазерным импульсом. В ИПФ данный метод далось доработать за счет применения бихроматического фемтосекундного лазерного излучения. Преобразуя всего несколько процентов энергии импульса основной? частоты во вторую гармонику (ВГ), можно увеличить плотность записи структур на прозрачных диэлектрических подложках в 4 раза. Вторая гармоника фокусируется микрошариками, формируя в подложке затравочные электроны за счет многфотонного поглощения. Нагрев и модификация подложки происходит высокоэнергетичным импульсом основной частоты за счет за счет линейного поглощения в результате ударной ионизации в местах образования затравочных электронов. При этом фокусировка излучения на основной частоте не требуется. В результате, диаметр применяемых микрошариков может быть уменьшен в 2 раза, а значит поверхностная плотность записи структур увеличена в 4 раза практически без потерь в энергии воздействия.
