Vilniaus universiteto (VU) Fizikos fakulteto Lazerinių tyrimų centro mokslininkai kartu Ženevos universiteto kolegomis atliko tyrimą, kuris atveria kelią naujų, pažangesnių medžiagų tobulinimui. Žurnale „Physical Chemistry Chemical Physics“ paskelbti tyrimo rezultatai apie tai, kaip šviesa veikia specialias medžiagas, kurios inicijuoja polimerų susidarymą ir dažnai lemia netgi pačio 3D darinio matmenis bei kokybę.
Mokslininkai tyrė medžiagas, vadinamas fotoiniciatoriais, naudojamais fotopolimerizacijos reakcijoms inicijuoti. Pasak VU fizikų, šios medžiagos įprastai naudojamos sumaišytos kartu su polimerų pirmtakais, o kai pastarasis mišinys apšviečiamas ultravioletine šviesa, prasideda cheminė reakcija, dėl kurios skystas mišinys greitai virsta kietu. Tokios medžiagos plačiai naudojamos, pavyzdžiui 3D spausdinime.
Plačiai paplitusi šio metodo analogija, atrandanti vis daugiau pritaikymo sričių, – daugiafotonė 3D lazerinė nanolitrografija, kuomet polimerizaciją sukelia aštriai sufokusuotas lazerio spindulys. „Kadangi sufokusuoto lazerio pluošto intensyvumas yra labai didelis, medžiaga sugeria daug fotonų, o tokia sugertis yra stipriai lokalizuota arba, kitaip tariant, vyksta lazerio spindulio fokuse. Dėl to tampa įmanoma įrašyti netgi labai mažas struktūras, kurių matmenys siekia keletą mikrometrų ar netgi kelis šimtus nanometrų“, – pasakojo Fizikos fakulteto doktorantas Marius Navickas.
Fizikos fakulteto doktorantas M. Navickas. VU nuotr.
Naudodami lazerinę spektroskopiją ir femtosekundinius lazerius, mokslininkai stebėjo tiek itin greitus, tiek lėtus procesus. „Sužadintos būsenos evoliuciją ir jos metu vykstančius pokyčius stebėjome labai plačiame laikų intervale – nuo šimtų femtosekundžių iki šimtų mikrosekundžių, o tai leido susidaryti pilną paveikslą apie šių medžiagų fotofiziką ir netgi pasvarstyti, ką ateityje tokio tipo junginiuose būtų galima tobulinti“, – sakė M. Navickas.
Pask jo, nauji tyrimo rezultatai apie radikalinei polimerizacijai inicijuoti naudojamų fotoiniciatorių fotofiziką paaiškina iki šiol menkai suprastas procesų detales. Atsiveria galimybė kurti naujus, efektyvesnius fotoiniciatorius. Jie ateityje leistų ženkliai paspartinti fotopolimerizacijos procesą ir būtų galima efektyviau spausdinti itin mažus darinius.
Tyrimo autoriai VU Fizikos fakulteto Lazerinių tyrimų centro mokslininkai M. Navickas, E. Skliutas, prof. dr. M. Malinauskas, prof. dr. M. Vengris ir Ženevos universiteto kolegos J. Kölbel, dr. R. J. Fernández-Terán.