Al/SiO2芯/壳纳米结构介导飞秒激光诱导击穿机理研究

作者：林卿^*; 任乃飞; 宋安然; 夏广志

来源：中国激光, 2021, 48(14): 199-210.

• 激光技术
• 激光诱导击穿
• 铝纳米结构
• 相互作用机理
• 多物理场耦合

针对Al/SiO2芯/壳纳米结构介导飞秒激光诱导水击穿过程涉及的物理场进行了计算,在飞秒激光脉冲与纳米结构的相互作用下,纳米结构沿激光偏振方向的近场增强,造成邻域介质水出现电离击穿。对纳米尺寸下铝纳米粒子的介电函数进行了修正,利用COMSOL软件自带模块以及自定义方程接口,对击穿过程涉及的电磁场模型、双温模型、等离子体模型和传热模型进行了全耦合计算。主要分析了纳米粒子单体、二聚体和三聚体的近场增强,飞秒激光的击穿阈值,纳米粒子的晶格温度变化以及水等离子体的温度变化,计算结果表明,Al/SiO2芯/壳纳米结构可以大幅降低飞秒激光对水的击穿阈值,聚合态纳米粒子的近场增强能力强于单体,单体的晶格温度高于熔点,二聚体和三聚体的晶格温度低于熔点。聚合态Al/SiO2芯/壳纳米结构在介导飞秒激光诱导水中空化、诱导细胞转染等应用中极具潜力。

• 单位
  机电工程学院; 江苏大学; 宿迁学院