液体中的微粒激光碎片化：机制、能量学与单脉冲、单粒子精度
光学
2025-12-16 v1
摘要
液体中的微粒激光碎片化已涌现为一种高效生成纳米粒子的方法。尽管具有诸多优势，但碎片化机制、其与纳米粒子尺寸分布之间的关系，以及能量效率仍不为人所了解。本研究首次对Au微粒进行单脉冲、单粒子实验，考察微粒碎片化。确定吸收峰值强度后，可评估过程的能量学。泵-探测显微术识别别出熔融微粒体积的光机械裂解和表面过热状态的光热相爆炸作为碎片化机制。我们发现，83%的吸收激光能量转化为气泡形成，而仅有1%贡献于所生成纳米粒子的表面能。尽管此比例微小，MP-LFL仍优于液体中的激光剥离。单位吸收能量产生的表面能高出10倍，整体能量效率高出14倍。这种提升源于受限的微粒几何，最小化了能量损失，并通过压力聚焦增强了光机械碎片化。这些结果将微粒激光碎片化置于液体中比液体中的激光剥离更为高效的可扩展纳米粒子生产方法。
引用
@article{arxiv.2512.13127,
title = {Microparticle laser fragmentation in liquids: mechanisms, energetics, and efficiency quantified with single-pulse, single-particle precision},
author = {Maximilian Spellauge and Ramon Auer and Meike Tack and Florentine Limani and David Redka and Sven Reichenberger and Anna R. Ziefuss and Stephan Barcikowski and Heinz P. Huber},
journal= {arXiv preprint arXiv:2512.13127},
year = {2025}
}