会社のニュース なぜ"最も鋭いナイフ"であるレーザーは 金を強くするのでしょうか?

メタル材料を切るのにレーザーを使うとき, 重要なのは機器が超密度のレーザービームを放出し, ライトスポットを通して金属材料に放射されるということです,同時に,高速空気の流れは,光束と同軸で 溶けた物や燃える物を急速に吹き飛ばします.裂け目が形成される.

しかし最近 アメリカで行われた研究で 以前からの知識に 疑問が投げかけられましたSLAC国立加速器研究所の研究チームは 最近,実験を通して 高エネルギーレーザーパルスにある金の前回の特殊行動から 異なっています

画像源: 国立加速器研究室

実験により,高エネルギーレーザーによって刺激されたとき,いくつかの材料 (例えば,シリコン) が急速に分解することが示されています.しかし,特定の特殊な条件下で,金などの金属は,強いレーザーパルスにさらされたとき溶ける代わりに 構造的に強くなります

この現象は主にフォノン行動の変化と金原子の振動の調整に起因する.これは半導体材料と対照的に,加工中に強いレーザー光にさらされると不安定になり,溶ける傾向がある.

実際 この現象は フォノン硬化として知られています 数十年に渡って シミュレーションによって実証されていますエネルギー省のSLAC国立加速器研究室は SLACの線形加速器一貫光源 (LCLS) を使用してこのフォノン硬化を発見しました.

極限条件の物質の研究室で they captured atomic-scale images of the response of thin gold films to optical laser pulses under extreme experimental conditions by targeting the films with optical laser pulses and then taking atomic-scale snapshots of the material's response using ultrafast X-ray pulses from the LCLS.

細かな変化を注意深く観察し 金属原子のフォノンエネルギーが増加した正確な瞬間を捉えることで高解像度の視点から 金原子の世界を深く調べることができましたフォノン硬化現象の具体的な証拠を 提供しています

研究者らは 金が非常に高エネルギーのレーザーパルスに吸収すると 金原子間の結合が著しく増加することを発見しましたこの変化により原子振動の周波数が加速します金の溶融点と熱反応特性に影響を与える可能性があります.

この実験は金属の超高速刺激に関する 長い間続く疑問を解決し 強烈なレーザーは 格子反応を完全に変えることができることを示していますSLACの線形加速器一貫光源 (LCLS) が この現象を 驚くべき程度に 測定できることを示しています材料科学の研究の将来のための新しい可能性を開く.

もちろん,銅,プラチナ,アルミニウムなどの他の金属でも同様の現象が起こりうる.将来の研究では,金属が厳しい環境に対処する方法も明らかにされるでしょう.耐久性のある材料を作るのに役立ちますレーザー加工と材料製造の観点から,原子レベルでこの2つのプロセスを理解することは,技術的および材料の革新の別のラウンドにつながる可能性があります.