Nanofabrication par laser: des nanopiliers qui émergent du saphir

Les lasers femtoseconde sont connus pour permettre de la découpe extrêmement précise des matériaux ou texturer les surfaces. Une équipe de FEMTO-ST a réalisé une première mondiale, ouvrant une nouvelle utilisation de ces lasers.

Il s’agit de générer, avec une seule impulsion laser, des nanopiliers à haut rapport de forme sur le saphir, en déplaçant un grand volume de matière depuis l’intérieur du matériau vers la surface. Ces travaux sont publiés dans « Laser & Photonics Reviews » et mis en avant par CNRS Ingénierie.

Leur approche repose sur l'utilisation de faisceaux tubulaires, également appelés faisceaux de Bessel d'ordre supérieur, qui induisent une micro-explosion cylindrique dans le matériau. Selon l'intensité laser, cette micro-explosion permet de déplacer un nano-pilier hors du matériau (voir illustration) ou même de créer un nano-jet soumis aux instabilités hydrodynamiques, se figeant pour former des structures avec un rapport de forme élevé et des morphologies variées. Ces nano-piliers ont un diamètre typique de 800 nm et des hauteurs atteignant jusqu’à 15 µm.

Il est intéressant de noter que les structures obtenues sont cristallines. Ces nano-piliers pourront donc trouver des applications dans divers domaines tels que les métamatériaux, la mécanique, la santé, les capteurs, la photonique ou la phononique. D'un point de vue fondamental, ces résultats démontrent également la capacité à confiner l'interaction laser-matière à des échelles de l'ordre de la cinquantaine de nanomètres, même dans des régimes thermodynamiques extrêmes.

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Contact : François Courvoisier

https://doi.org/10.1002/lpor.202300687

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