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2017-03-15 16:08 |
光速成像技術(shù)
尺寸較小的微米和納米結(jié)構(gòu)在材料的表面是肉眼看不見的，但在決定材料的物理，化學(xué)和生物醫(yī)學(xué)性能上發(fā)揮了重要作用。 #,! .e
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在過去的幾年中，Chunlei Guo和他的研究團(tuán)隊(duì)在羅切斯特大學(xué)發(fā)現(xiàn)了通過照射激光脈沖在材料表面可對(duì)這些結(jié)構(gòu)進(jìn)行人工操作的方法。通過這種方法，他們已經(jīng)改變了材料的性質(zhì)，使他們呈現(xiàn)排水吸水的特性，并在沒有任何類型的涂層情況下吸收大量的光。 %4+r &
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如今Guo，Anatoliy Vorobyev，Ranran Fang作為大學(xué)的光學(xué)研究所的研究人員，對(duì)這項(xiàng)技術(shù)有了更進(jìn)一步的研究。他們已經(jīng)開發(fā)出一種技術(shù)，第一次，觀察到材料表面的微觀和納米結(jié)構(gòu)的形成，無論是在激光脈沖的應(yīng)用程序使用期間和還是之后的完整的演變。 0P%(4t$pd
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Guo說：“在我們確定我們可以通過在它的表面創(chuàng)造微小結(jié)構(gòu)來徹底改變材料的特性之后，接下來的自然步驟就是了解這些微小的結(jié)構(gòu)是如何形成的。這是非常重要的，因?yàn)楫?dāng)你了解它們是如何形成的，你就可以更好地控制它們�！� kF6X?mqgD
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了解了這種控制將可以用于實(shí)現(xiàn)各種技術(shù)的改進(jìn)方法，包括防腐建材、減震器、燃料電池、太空望遠(yuǎn)鏡、飛機(jī)除冰、醫(yī)療器械以及改善第三世界國(guó)家的衛(wèi)生情況。 mY;Y$fz;xL
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在《自然》雜志旗下的《科學(xué)與應(yīng)用》雜志上發(fā)表的一篇論文中，該組織介紹了一種散射光成像技術(shù)，使他們能夠記錄一種超快的激光照射材料表面的方法。在技術(shù)上打開一個(gè)觀察整個(gè)過程的窗口，如利用激光讓材料熔化，使其表面瞬態(tài)波動(dòng)，制作永久性的微型和納米結(jié)構(gòu)等。 65s|gfu/
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制作一個(gè)一英寸乘一英寸的金屬模式樣品，需要大約一個(gè)小時(shí)。確定微觀和納米結(jié)構(gòu)的形式，可以讓科學(xué)家能夠簡(jiǎn)化這些結(jié)構(gòu)的創(chuàng)建，包括加快表面圖案制作的速度和效率。 X#gZgz ='
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創(chuàng)建和改變這些小的結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)材料的部分特性性質(zhì)，并減少臨時(shí)化學(xué)涂層的需要。 M q6.!j
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為了產(chǎn)生這些效應(yīng)，研究人員使用飛秒激光器。這是一種可以產(chǎn)生了一個(gè)超快速激光脈沖的激光器，其產(chǎn)生的脈沖持續(xù)時(shí)間為幾十飛秒。（一飛秒等于萬億分之一秒。） xr)kHJ: v
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改變激光的條件會(huì)導(dǎo)致表面結(jié)構(gòu)的形態(tài)特征的變化，如它們的幾何形狀，大小和密度，導(dǎo)致材料表現(xiàn)出各種特定的物理性質(zhì)。 9[6xo!
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我們很難獲得在微米納米尺寸的整個(gè)過程的詳細(xì)的圖像和事件發(fā)生情況，因?yàn)樗鼈儼l(fā)生在飛秒，皮秒（一兆分之一秒的），和納秒（一秒的十億分之一）時(shí)間尺度。 dl(cYP8L
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換一種角度來看，Vorobyev解釋說，光從地球旅行到月球它需要大約一秒鐘的時(shí)間。然而，光只在一納秒內(nèi)只會(huì)走大約一步距離，一飛秒可走約0.3微米，這一個(gè)距離相當(dāng)于病毒或細(xì)菌的直徑，僅約1英尺。 8Z F
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