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激光等离子体气泡机理研究获进展

2018-07-16 15:12
激光说
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日前,北京航空航天大学机械学院王玉亮副教授与荷兰特温特大学Detlef Lohse院士等人在激光等离子体气泡机理研究方面取得重要进展。

王玉亮副教授以先进微纳测量技术研究为基础,在细胞层面开展了疾病诊断等方面的研究工作,探索基于等离子体效应的细胞疗法。一直以来,基于连续激光的等离子体气泡的研究主要集中在毫秒->秒的时间尺度上。在前期研究中,研究团队揭示了这一常规等离子体气泡的动态生长机理。以此为基础,结合等离子体效应的原理以及材料的热传导特性,研究团队进一步推测,在更短的时间尺度上,将存在更加剧烈的等离子体气泡动态演变过程。

研究团队采用帧频高达25MHz的超高速相机,以纳秒级的测量分辨率,首次发现在激光照射后很短时间内,金纳米粒子修饰的材料表面会快速生成大尺寸的等离子体微气泡。不论在形貌上还是在动态特性上,这个气泡有别于通常在毫秒以上时间尺度上所观测的等离子体气泡,研究团队称之为初始等离子体气泡。初始等离子体气泡生长速度是之前所能观测到的等离子体气泡的2000倍,同时,其生长周期很短,在大约几十微秒后便收缩消失。研究团队进一步建立了基于热扩散和液体亚稳相分解的模型,系统的揭示了初始等离子体气泡的生成机理。

激光等离子体气泡机理研究获进展

初始等离子体气泡动态生长及收缩消逝过程

这一成果同时揭示了在连续激光照射下,在纳秒到秒的时间跨度上,等离子体气泡完整的演变过程。该研究所揭示的初始等离子体气泡的超级动态特性,为等离子体气泡的控制以及应用奠定了基础。

激光等离子体气泡机理研究获进展

激光照射下材料表面等离子体气泡演变的四个阶段

相关研究成果已发表在《美国科学院院刊》上。

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