В Институте автоматики и электрометрии Сибирского отделения РАН (ИАиЭ СО РАН) ученые исследуют формирование упорядоченных периодических структур на поверхности металлов и полупроводников. Они изучают и улучшают свойства титана, хрома, гафния, кремния и германия. Об этом сообщила пресс-служба института.
Титан, хром, гафний и их оксиды относятся к важным тугоплавким материалам, которые широко используют в промышленности. Сегодня их применяют в авиастроении, судостроении, производстве турбин, а также при создании медицинских имплантов. Это связано с тем, что они обладают высокой прочностью, устойчивы к коррозии, выдерживают неблагоприятные условия эксплуатации и высокие температуры.
Проект ИАиЭ СО РАН посвящен исследованию эффекта формирования лазерно-индуцированных периодических поверхностных структур (ЛИППС) – это уникальное явление, которое наблюдается при воздействии ультракоротких лазеров на поверхность различных материалов. В будущем такую технологию можно применять в оптоэлектронике, нанофотонике, машиностроении и даже медицине.
Воздействие на поверхность материалов на субмикронном уровне позволяет изменять их оптические, химические, а также физические свойства. Например, создание периодических структур на поверхности титана позволяет уменьшить коэффициент трения в несколько раз, благодаря чему титановые подвижные механизмы будут работать дольше.
Кроме того, поверхностное структурирование позволяет увеличить биосовместимость титановых имплантов. А менять оптические свойства металла можно при разработке антиотражающих структур, защитных меток и структурной окраски материалов.
«Нами была установлена линейная зависимость периода от длины волны лазерного излучения для термохимических лазерно-индуцированных периодических поверхностных структур (ТЛИППС), сформированных на пленке титана (Ti) за счет процесса оксидирования, что свидетельствует об электромагнитной природе явления и открывает возможности по управлению параметрами структур», – рассказал ведущий научный сотрудник, кандидат физико-математических наук Александр Достовалов.
Он также добавил, что с помощью технологии можно создать ТЛИППС с комплексным составом двуокиси титана (TiO2) и нитрида титана (TiN), который является альтернативой широко используемым благородным металлам: серебру и золоту.
Новая технология не требует специальных внешних условий – высокого класса чистоты помещений и вакуума, в отличие от других методов. Структуры можно сформировать на больших площадях и криволинейных поверхностях – например, на боковой поверхности оптического волокна. С помощью других методов добиться такого результата проблематично.
Исследование поддержано грантом Российского научного фонда.
