Недавно је, случајно, тим научника из Швајцарског федералног института за технологију у Лозани, Швајцарска, и Токијског института за технологију, Јапан, користио ултрабрзе ласерске импулсе фемтосекундних ласера да озрачи атоме у телуритном стаклу, откривши помињање невероватне тајне .
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 стварају електричну енергију, што значи да ће у будућности бити могуће трансформисати прозоре у свакодневном животу људи у уређаје за прикупљање светлости и сензоре од једног материјала који несумњиво имају велики потенцијал.
Експериментални тим са Швајцарског федералног института за технологију у Лозани, Швајцарска, налетео је на формирање полупроводних телуријумских нанокристалних фаза на површини стакла када су покушавали да разумеју процес самоорганизације у стаклу, што је покренуло њихову идеју да истраже могуће фотопроводна својства и уређаји за прикупљање светлосне енергије који се односе на њих, између осталог.
Истраживачи су дошли до открића модификујући стакло уз помоћ телуритног стакла које су произвели колеге са Токијског технолошког института и фемтосекундног ласера и анализирајући ефекте.
Трансформисање телуритног стакла у провидни колектор светлосне енергије
Након урезивања једноставног узорка линија на површини телуритног стакла пречника 1 цм, ово је довело до открића да је стакло способно да генерише електричне струје које су трајале месецима када је изложено 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 материјалом 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.
Просто 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 прикупи 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 чини га скалабилним на било коју врсту/величину подлоге, једноставним скенирањем ласерског зрака преко површине материјала.
Још увек постоје проблеми које треба разумети, а још увек постоји процес који треба пратити да би се побољшале перформансе уређаја и концепт прешао од експерименталне до индустријске имплементације.
Један од великих изазова је како обезбедити да побољшана област која апсорбује светлост буде и област која је невидљива голим оком, како би прозор задржао своју функционалност, истовремено омогућавајући људима да јасно виде кроз стакло ка споља и задржавајући естетски је угодан.
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 су могле да имају користи од овога.
