Near‐Field‐Regulated Ultrafast Laser Supra‐Wavelength Structuring Directly on Ultrahard Metallic Glasses

材料科学 激光器 超短脉冲 飞秒 激光烧蚀 光电子学 波长 光学 等离子体子 纳米技术 物理
作者
Hanxuan Huang,Shijie Song,Yun Liu,Zhenyu Liu,Zifeng Xiao,Yanyang Li,Yi Wang,Ruifan Li,Qianru Zhao,Xudong Wang,Yu Chen,Lei Wang,Zhishan Hou,Peilei Zhang,Yun‐Lu Sun
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:36 (45) 被引量:2
标识
DOI:10.1002/adma.202405766
摘要

Abstract The ultrafast‐laser‐matter interactions enable “top‐down” laser surface structuring, especially for materials difficult to process, with “bottom‐up” self‐organizing features. The subwavelength scenarios of laser‐induced structuring are improved in defects and long‐range order by applying positive/negative feedbacks. It is still hardly reported for supra‐wavelength laser structuring more associated with complicated thermo/hydro‐dynamics. For the first time to the knowledge, the near‐field‐regulated ultrafast‐laser lithography of self‐arrayed supra‐wavelength micro/nano‐pores directly on ultra‐hard metallic glass is developed here. The plasmonic hot spots on pre‐structures, as the positive feedback, clamped the lateral geometries (i.e., position, size). Simultaneously, it drilled and self‐organized into micro/nano‐pore arrays by photo‐dynamic plasma ablation and Marangoni removal confined under specific femtosecond‐laser irradiation, as the negative feedback. The mechanisms and finite element modeling of the multi‐physical transduction (based on the two‐temperature model), the far‐field/near‐field coupling, and the polarization dependence during laser‐matter interactions are studied. Large‐area micro/nano‐pore arrays (centimeter scale or larger) are manufactured with tunable periods (1–5 µm) and geometries (e.g., diameters of 500 nm–6 µm using 343, 515, and 1030 lasers, respectively). Consequently, the mid/far‐infrared reflectivity at 2.5–6.5 µm iss decreased from ≈80% to ≈5%. The universality of multi‐physical coupling and near‐field enhancements makes this approach widely applicable, or even irreplaceable, in various applications.
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