Neue Erkenntnisse: Ultrakurzpulslaser erschließen Potenzial für zukünftige Spitzentechnologien

BerlinEine neue Studie zeigt, dass Ultraschnelllaser zur Verarbeitung von 2D-Materialien für fortschrittliche technologische Anwendungen genutzt werden können. Kürzliche Fortschritte in der Wechselwirkung von Licht mit diesen Materialien deuten darauf hin, dass Ultraschnelllaser Materialien wie Graphen und Übergangsmetalldichalkogenide (TMDs) verändern können. Diese Materialien sind entscheidend für zukünftige Elektronik, Photonik, Quanten-technologie und Sensoren.

Aleksei Emelianov und Mika Pettersson von der Universität Jyväskylä sowie Ivan Bobrinetskiy vom Biosense Institut führten eine Studie durch, um neue Möglichkeiten zu erforschen. Traditionelle Methoden führen oft zu Hitzeschäden und sind ungenau. Ultraschnelle Laser hingegen ermöglichen eine präzise Kontrolle im Nanobereich ohne diese Probleme.

• Hochgeschwindigkeits-Photodetektoren
• Flexibele Elektronik
• Biohybride Materialien
• Solarzellen der nächsten Generation

Ultraschnelle Laser sind hervorragend geeignet, um 2D-Materialien zu modifizieren, da sie direkt mit der atomaren Struktur interagieren. Diese Interaktion verändert die chemischen und physikalischen Eigenschaften der Materialien und ermöglicht präzise Anpassungen. Forscher interessieren sich für diese Laserpulse, um umweltfreundliche Technologie zu entwickeln, ohne dabei Masken verwenden zu müssen. Diese Pulse können Material hinzufügen oder entfernen, was die Herstellung fortschrittlicher Geräte ermöglicht.

Die Studie beleuchtet jüngste Fortschritte in verschiedenen Bereichen:

• Funktionalisierung
• Doping
• Atomare Rekonstruktion
• Phasenumwandlung
• 2D- und 3D-Mikro- und Nanostrukturierung

Diese Fortschritte könnten zu neuen Technologien für lichtbasierte Geräte, Elektronik und Sensoren führen. Ultrafast-Laser ermöglichen präzise und detaillierte Strukturen und könnten in Bereichen wie Telekommunikation, medizinische Diagnostik und Umweltüberwachung eingesetzt werden.

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Der Postdoktorand Aleksei Emelianov erklärt, dass die ultrafast Laserverarbeitung eine vielseitige Methode ist. Sie kann 2D-Materialien präzise anpassen und verändern, was möglicherweise neue Lösungen bietet.

Durch den Einsatz ultraschneller Laser können Forscher jetzt eine extrem hohe Auflösung von wenigen Nanometern erreichen. Diese Detailgenauigkeit ist essenziell für die Herstellung fortschrittlicher Geräte. Die Technologie nutzt Energiezustände innerhalb atomarer Schichten und kombiniert sie mit kurzen Laserpulsen.

Emelianov erklärt, dass Wissenschaftler die besonderen optischen Eigenschaften von niederdimensionalen Materialien intensiv untersuchen. Ihre Forschung zeigt auf, dass der Einsatz von ultraschnellen Lasern eine wichtige Methode zur Veränderung der Eigenschaften von 2D-Materialien sein könnte.

Ivan Bobrinetskiy betont, dass mehr Forschung notwendig ist, um das schnelle Zusammenspiel von Lasern mit zweidimensionalen Materialien zu verstehen. Dies erfordert die Untersuchung ihrer Interaktion mit der Umgebung und den Substraten, was die Physik komplexer und zugleich faszinierender macht.

Die Untersuchung von Emelianov, Pettersson und Bobrinetskiy zeigt, dass ultraschnelle Laser zweidimensionale Materialien präzise ohne Wärmezufuhr bearbeiten können. Mit weiteren Forschungen könnte diese Technologie Branchen revolutionieren, die fortschrittliche Elektronik-, Photonik- und Sensortechnologien nutzen.