Недавно је, случајно, тим научника из Швајцарског федералног института за технологију у Лозани, Швајцарска, и Токијског института за технологију, Јапан, користио ултрабрзе ласерске импулсе фемтосекундног ласера да озрачи атоме у телуритном стаклу и открио помињање изненађујућег тајна.
Атоми телуритног стакла озрачени фемтосекундним ласером су реорганизовани, омогућавајући научницима да открију начин да претворе телуритно стакло у полупроводничке материјале. Зашто је ово откриће невероватно? Главни разлог је тај што када су полупроводнички материјали изложени сунчевој светлости, они генеришу електричну енергију, што значи да ће у будућности бити могуће трансформисати прозоре у свакодневном животу људи у уређаје за прикупљање и детекцију светлости од једног материјала који несумњиво имају велики потенцијал.
Експериментални тим са Швајцарског федералног института за технологију у Лозани (ЕПФЛ), Швајцарска, наишао је на формирање полупроводничких нанокристалних фаза телура на стакленим површинама када су покушавали да разумеју процесе самоорганизације у стаклу, што је покренуло идеју да се истраже могуће фотопроводна својства и уређаји за прикупљање светлости у вези са њима.
Истраживачи су дошли до открића модификујући стакло и анализирајући ефекте уз помоћ телуритног стакла које су произвеле колеге са Токијског технолошког института у Јапану и фемтосекундног ласера.
Након урезивања једноставног узорка линија на површини телуритног стакла пречника 1-цм, откривено је да је стакло способно да генерише електричне струје које су трајале месецима када је озрачено у ултраљубичастом и видљивом спектру.
Па како то ради фемтосекундни ласер? Почиње са принципом фемтосекундне ласерске обраде.
Фемтосекундна ласерска обрада је напредна технологија обраде заснована на вишефотонском нелинеарном механизму апсорпције и јонизације. Када се фемтосекундни светлосни импулс примени на површину материјала или на унутрашњост провидног материјала, област деловања светлосног импулса је изузетно мала због изузетно кратког трајања светлосног импулса (фемтосекундни ниво), док је интензитет светлости је изузетно висок. У овом случају енергија ласерског импулса нема времена да путује око тачке дејства, тако да се деловање или обрада светлосног импулса завршава у веома кратком временском периоду.
Ово изузетно кратко време деловања омогућава да енергија ласерског импулса буде апсорбована од стране материјала углавном кроз процес нелинеарне апсорпције, уместо конвенционалне линеарне апсорпције енергије фотона. Због нелинеарне апсорпције, енергија ласерског импулса се не акумулира у материјалу у облику топлоте и стога је произведена топлота скоро занемарљива.
Пошто се генерише врло мало топлоте, практично нема термичког оштећења материјала који се обрађује, што је главна предност фемтосекундне ласерске обраде. Ова врста обраде избегава ефекат преноса топлоте, што резултира много већом прецизношћу и резултатима.
Управо зато што фемтосекундна ласерска обрада покреће локализовани феномен јонизације покренут процесом вишефотонске апсорпције, који се даље појачава каскадним догађајима као што су лавина и/или тунелска јонизација.
Једноставно речено, када је унутрашња структура материјала поремећена и он је у стању, створени су услови за фазе рекомбинантног материјала које су стабилније у односу на њихове иницијално супстабилне (стаклене или нестаклене) парњаке.
У случају телуритног стакла, како се његова структура мења након излагања фемтосекундном ласеру, семе које се састоји од кластера телуритних атома формира се и на крају прераста у нанокристале телурита како се стаклена фаза разбија.
У почетку, материјал не проводи електричну енергију и није у стању да сакупља фотоне, али када се једном трансформише фемтосекундним ласером, његово локално понашање је потпуно другачије.
Оно што је такође невероватно је да овај рад не захтева различите материјале за производњу, већ једноставно користи ласер да локално промени материјал тако да се измењени регион понаша другачије од оригиналног материјала. Ниска цена и једноставност коришћења ласера чине га скалабилним на било коју врсту/величину подлоге, једноставним скенирањем ласерског зрака преко површине материјала.
Још увек постоје проблеми са истраживањем које треба детаљно разумети, а још увек постоји процес кроз који треба проћи како би се побољшале перформансе уређаја и концепт пренео од експериментисања до индустријског слетања.
Један од великих изазова је осигурати да побољшане области које апсорбују светлост буду и области које су невидљиве голим оком, тако да прозор може да задржи своју функционалност, док омогућава људима да јасно виде кроз стакло ка споља, одржавајући стакло естетски пријатан.
Међутим, у овој фази, неке потенцијалне фотоничке апликације које захтевају рад као што је откривање и квантификовање присуства светлости на одређеним таласним дужинама или спектралним опсезима могу имати користи од овога.
