液体中激光诱导金属烧蚀
计算物理
2018-12-24 v1
摘要
液体中激光烧蚀(LAL)是制备现代技术所需纳米颗粒(NP)的重要且具前景的途径。LAL尚未被充分理解。深入理解对于优化工艺并降低LAL NP的高成本是必要的。目前存在两类研究:一类科学家从气泡动力学分析入手(即由后期阶段出发),另一类则研究烧蚀的早期阶段。本文将从烧蚀直至气泡形成及其膨胀的整个过程视为整体加以考察,从而覆盖极广的时空尺度范围。我们考量吸收能量与脉冲时长(飞秒、多皮秒、纳秒)的作用,并强调超临界态的重要性。描述了由瑞利-泰勒不稳定性引起的扩散原子混合与流体动力学混合及其相互依存关系。靠近金属接触的液体因强激波中的耗散以及液体中微小但有限的热传导而被加热;吸收激光能量的金属温度很高,因而充当液体的加热器。原子尺度混合的液体与金属的空间膨胀与冷却,在压力降至金属临界压力以下时导致金属凝结成NP。在后续阶段,当压力降至液体临界参数以下并低于液体环境压力时,气泡得以发展。接触面附近的薄热液层体积膨胀数个数量级,充满膨胀中的气泡。
引用
@article{arxiv.1812.09109,
title = {Laser-induced ablation of metal in liquid},
author = {Yu. V. Petrov and V. A. Khokhlov and V. V. Zhakhovsky and N. A. Inogamov},
journal= {arXiv preprint arXiv:1812.09109},
year = {2018}
}
备注
44 pages, 24 figures