金属超短激光烧蚀中的羽流动力学与纳米颗粒形成

本研究在不同实验条件下调查了飞秒激光烧蚀形成的纳米颗粒。基于数值模拟可视化了激光羽流膨胀的动力学，并分析了初级纳米颗粒形成的可能性。计算针对不同背景条件下的金属进行。考虑了背景环境的影响，包括喷射原子和团簇的初始膨胀阶段、成核、碰撞以及更大尺度的纳米颗粒演化。结果显示，早在激光脉冲开始后 50 微秒，纳米颗粒尺寸分布就从递减函数演变为常见的钟形分布。然而，在初始羽流膨胀阶段结束时，过饱和参数可能足够高，使得更长时间的扩散驱动纳米颗粒生长发挥作用。在这种情况下，主要的纳米颗粒形成过程基于所谓的灾难性成核伴随碰撞生长，这决定了最终的尺寸分布。所得计算结果解释了许多实验发现，并有助于预测纳米颗粒羽流的演化及其尺寸分布的变化。