Διδακτορική Φοιτήτρια
ΣΤΑΜΑΤΙΝΑ ΒΛΑΧΟΥ
matina.v@materials.uoc.gr
Τηλέφωνο
Γραφείο
Προσωπική ιστοσελίδα
Θέμα διδακτορικού
Laser Induce Periodic Surface Structures Using sub-10 fs Pulses
Μελέτη Περιοδικών Επιφανειακών Δομών μέσω Υπερβραχέων Παλμών Λέιζερ Παλμοδιάρκειας Μικρότερης των 10 fs
Επιβλέπων
ΣΤΡΑΤΑΚΗΣ ΕΜΜΑΝΟΥΗΛ, Eρευνητής Α΄, ΙΤΕ, Ηράκλειο Κρήτης
Μέλη Επιτροπής
ΚΙΟΣΕΟΓΛΟΥ ΓΕΩΡΓΙΟΣ, Αναπληρωτής Καθηγητής, Τμήμα Επιστήμης και Τεχνολογίας Υλικών - ΠΚ
ΠΑΠΑΖΟΓΛΟΥ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ, Αναπληρωτής καθηγητής, Τμήμα Επιστήμης και Τεχνολογίας Υλικών - ΠΚ
Abstract
Many of the striking properties in nature are due to the presence of periodic structures on the surface of biological systems, hierarchically arranged in a highly refined manner. In recent years, the use of ultra-short laser pulses ( ̴100 femtoseconds) based on the imitation of biological systems has become an ideal tool for processing materials. Characteristics of laser pulses such as pulse energy, number of pulses, polarization, wavelength of the beam and pulse duration determine the type of periodic structure to be formed. The effect of using even shorter pulse duration (a few fs) of lasers but also the systematic parametric study of the effect of pulse duration (of order fs) on the formation of periodic structures, has not yet been sufficiently studied. This is exactly what we aspire to investigate. In the present dissertation, taking advantage of the use of ultra-short pulses to develop biomimetic structures, we will follow a detailed examination of the effect of pulse duration on morphological changes. Starting from the creation of an optical setup through which the pulse duration from 170 fs will reach a few fs, we will carry out a detailed parametric study of the formation of periodic surface structures in various materials such as nickel, silicon, etc. The parametric study will be accompanied by a detailed modeling of the physical mechanisms that characterize the matter interaction with "short" pulses, an interaction that has not yet been interpreted. The high accuracy of the method responds with great success to the technological challenges associated with product innovation and the results have made significant contributions to areas such as microfluidic integrated systems, optoelectronic devices and biomedical technology - areas where the control of mechanical and optical properties of the material is particularly important.
Περίληψη
Πολλές από τις εντυπωσιακές ιδιότητες στη φύση οφείλονται στην παρουσία περιοδικών δομών στην επιφάνεια των βιολογικών συστημάτων, ιεραρχημένων με έναν εξαιρετικά εκλεπτυσμένο τρόπο. Τα τελευταία χρόνια, η χρήση υπερβραχών παλμων λέιζερ (femtoseconds) βασιζόμενη στη μίμηση βιολογικών συστημάτων έχει καταστεί ιδανικό εργαλείο κατεργασίας υλικών. Χαρακτηριστικά των παλμών λέιζερ όπως είναι η ενέργεια παλμού, ο αριθμός παλμών, η πόλωση, το μήκος κύματος της δέσμης και η διάρκεια παλμού καθορίζουν το είδος της περιοδικής δομής που θα σχηματιστεί. Η επίδραση της χρήσης ακόμα μικρότερης διάρκειας παλμών (μερικών fs) λέιζερ αλλά και η συστηματική παραμετρική μελέτη επίδρασης της διάρκειας του παλμού, της τάξεως fs στην διαμόρφωση περιοδικών δομών, δεν έχει ακόμα μελετηθεί επαρκώς. Αυτό ακριβώς φιλοδοξούμε να ερευνήσουμε. Στην παρούσα διδακτορική διατριβή, εκμεταλλευόμενοι το πλεονέκτημα της χρήσης υπερβραχέων παλμών για την ανάπτυξη βιομιμητικών δομών θα ακολουθήσουμε μια λεπτομερή εξέταση της επίδρασης της διάρκειας του παλμού στις μορφολογικές αλλαγές. Ξεκινώντας από τη δημιουργία μίας οπτικής διάταξης μέσω της οποίας η χρονοδιάρκεια του παλμού από 170 fs θα φτάσει τα μερικά fs, θα πραγματοποιήσουμε λεπτομερή παραμετρική μελέτη δημιουργίας περιοδικών επιφανειακών δομών σε διάφορα υλικά όπως το νικέλιο, το πυρίτιο κλπ. Η παραμετρική μελέτη θα συνοδεύεται και από μία λεπτομερή μοντελοποίηση των φυσικών μηχανισμών που χαρακτηρίζουν την αλληλεπίδραση ύλης με τους “στενούς” παλμούς, αλληλεπίδραση που έως τώρα δεν έχει ερμηνευτεί. Η υψηλή ακρίβεια της μεθόδου ανταποκρίνεται με τεράστια επιτυχία στις τεχνολογικές προκλήσεις που συνδέονται με την καινοτομία των προϊόντων και τα αποτελέσματα έχουν συνεισφέρει σημαντικά σε τομείς όπως τα μικροροϊκά ολοκληρωμένα συστήματα, η κατασκευή οπτοηλεκτρονικών διατάξεων και η βιοϊατρική τεχνολογία - τομείς στους οποίους ο έλεγχος των μηχανικών και οπτικών ιδιοτήτων του υλικού είναι ιδιαίτερα σημαντικός.