Quamquam laseres ultraveloces iam per decennia exstiterunt, usus industriales per duo decennia praeterita celeriter creverunt. Anno 2019, valor mercatus laserum ultravelocium...materia lasericaProcessus erat circiter US$460 miliones, cum incrementum annuum compositum 13%. Areae applicationis ubi lasers ultraveloces ad materias industriales tractandas feliciter adhibiti sunt includunt fabricationem et reparationem photolarvarum in industria semiconductorum, necnon sectionem silicii, sectionem/inscriptionem vitri, et remotionem pelliculae ITO (oxidi indii stanni) in electronicis ut telephoniis mobilibus et tabulis, texturationem pistonum pro industria autocinetica, fabricationem stent coronariorum, et fabricationem instrumentorum microfluidicorum pro industria medica.
01 Fabricatio et reparatio photolarvarum in industria semiconductorum
Laseres ultraveloces in una ex primis applicationibus industrialibus in processu materiarum adhibiti sunt. IBM usum ablationis laseris femtosecundae in productione photolarvarum decennio 199 rettulit. Comparatae cum ablatione laseris nanosecunda, quae sparsionem metallicam et damnum vitri producere potest, larvae laseris femtosecundae nullam sparsionem metallicam, nullum damnum vitri, etc. ostendunt. Commoda. Haec methodus ad producendos circuitus integratos (ICs) adhibetur. Productio fragmenti IC usque ad 30 larvas requirere potest et plus quam $100,000 constat. Processus laseris femtosecundae lineas et puncta infra 150nm tractare potest.
Figura 1. Fabricatio et reparatio photolamae
Figura II. Resultata optimizationis variarum formarum larvarum pro lithographia ultraviolacea extrema.
02 Sectio silicii in industria semiconductorum
Sectio laminarum siliconis in frusta concisa est processus fabricationis communis in industria semiconductorum et typice per sectionem mechanicam perficitur. Hae rotae secantes saepe microfissuras efficiunt et difficile est laminas tenues (e.g. crassitudine < 150 μm) secare. Sectio laserica laminarum siliconis in industria semiconductorum per multos annos adhibita est, praesertim pro laminis tenuibus (100-200 μm), et perficitur multis gradibus: sulco laserico, deinde separatione mechanica vel sectione furtiva (e.g., radiis lasericis infrarubris intra inscriptionem siliconis) deinde separatione mechanica taeniae. Laser pulsatilis nanosecundus 15 laminas per horam tractare potest, et laser picosecundus 23 laminas per horam, cum qualitate altiore, tractare potest.
03 Sectio/inscriptio vitri in industria electronicarum consumptibilium
Tegumenta tactilia et vitra protectoria telephonorum mobilium et computatrorum portatilium tenuiora fiunt, et nonnullae formae geometricae curvantur. Hoc sectionem mechanicam traditionalem difficiliorem reddit. Laseres typici qualitatem sectionis malam plerumque producunt, praesertim cum hae tegumenta vitrea 3-4 stratis congesta sunt et vitrum protectorium summum 700 μm crassum temperatur, quod cum tensione locali frangi potest. Laseres ultraveloces haec vitra cum meliore firmitate marginis secare posse demonstrati sunt. Ad sectionem magnarum tabularum planarum, laser femtosecundarius in superficiem posteriorem laminae vitreae dirigi potest, interiorem vitri scalpens sine laesione superficiei anterioris. Vitrum deinde modis mechanicis vel thermalibus secundum figuram lineatam frangi potest.
Figura 3. Sectio vitrea formae specialis ultravelocis per laserem picosecundum
04 Texturae pistonum in industria autocinetica
Machinae autocinetorum leviores ex mixturis aluminii fiunt, quae non tam resistentia detritioni sunt quam ferrum fusum. Studia invenerunt elaborationem texturarum pistonum autocinetorum per laserem femtosecundum frictionem usque ad 25% minuere posse, quia sordes et oleum efficaciter condi possunt.
Figura 4. Processus laseris femtosecundus pistonum motorum autocinetorum ad efficientiam motoris emendandam.
05 Fabricatio stent coronariorum in industria medica
Milliones stent coronariorum in arterias coronarias corporis implantantur ut canalem aperiant quo sanguis in vasa aliter coagulata fluere possit, quoquo anno milliones vitarum servantes. Stent coronarii typice ex reti metallico (e.g., chalybe inoxidabili, mixtura memoriae formae niccoli-titanii, vel recentius mixtura cobalti-chromi) fiunt, latitudine fulcri circiter 100 μm. Comparata cum sectione laseris longi impulsus, commoda laseris ultravelocis ad secandos brackets sunt alta qualitas sectionis, melior superficies expolitio, et pauciores fragmenta, quae sumptus post-processus minuerunt.
06 Fabricatio instrumentorum microfluidicorum pro industria medica
Instrumenta microfluidica in industria medica vulgo ad morbos examinandos et diagnoscendos adhibentur. Haec typice per micro-injectionem partium singularum, deinde per glutinationem vel soldaduram coniunguntur, fabricantur. Fabricatio laserica celerrima instrumentorum microfluidicorum commodum habet microcanalium tridimensionalium intra materias pellucidas, ut vitrum, sine necessitate conexionum producendi. Una methodus est fabricatio laserica celerrima intra vitrum solidum, deinde corrosio chemica humida, et alia est ablatio laserica femtosecundaria intra vitrum vel plasticum in aqua destillata ad purgandas sordes. Alia methodus est canales in superficiem vitream machinando incidere et eos operculo vitreo per soldaduram lasericam femtosecundariam obsignare.
Figura 6. Corrosio selectiva lasere femtosecundo inducta ad canales microfluidicos intra materias vitreas praeparandos.
07 Microforatio fistulae injectoris
Machinatio microforaminum per laserem femtosecundum micro-EDM apud multas societates in foro injectorum altae pressionis substituit propter maiorem flexibilitatem in mutandis formis foraminum fluxus et tempora machinationis breviora. Facultas automatice moderandi positionem foci et inclinationem fasciculi per caput scansionis praecessantem ad designationem formarum aperturae (e.g., tubi, flare, convergentia, divergentia) duxit quae atomizationem vel penetrationem in camera combustionis promovere possunt. Tempus perforationis a volumine ablationis pendet, cum crassitudine perforationis 0.2 – 0.5 mm et diametro foraminis 0.12 – 0.25 mm, hanc artem decies celeriorem quam micro-EDM faciens. Microperforatio tribus gradibus perficitur, incluso asperitate et politura foraminum per-pilotorum. Argon ut gas auxiliaris adhibetur ad protegendum foramen ab oxidatione et ad protegendum plasmam finalem per gradus initiales.
Figura 7. Processus altae praecisionis laseris femtosecundi foraminis conici inversi pro injectore machinae diesel.
08 Texturatio laserica celerrima
Recentibus annis, ut accuratio machinationis augeatur, damnum materiae minuatur, et efficientia processus augeatur, campus micromachinationis paulatim in centrum investigatorum versatus est. Laser celerrimus varia commoda processus habet, ut damnum minimum et praecisionem magnam, quae in centro progressionis technologiae processus promovendae facta sunt. Simul, laser celerrimi in varietatem materiarum agere possunt, et damnum materiae processus laseris etiam magna directio investigationis est. Laser celerrimus ad materias ablandas adhibetur. Cum densitas energiae laseris limen ablationis materiae altior est, superficies materiae ablatae structuram micro-nano cum certis notis ostendet. Investigationes ostendunt hanc structuram superficialem specialem phaenomenon commune esse quod accidit cum materiae laser tractantur. Praeparatio structurarum micro-nano superficialium proprietates ipsius materiae emendare et etiam progressionem novarum materiarum permittere potest. Hoc praeparationem structurarum micro-nano superficialium per laser celerrimum methodum technicam cum significatione progressionis magni momenti facit. In praesenti, in materiis metallicis, investigatio de texturatione superficierum laserica ultraveloci proprietates madefaciendi superficiei metallicae, proprietates frictionis et detritionis superficiei, adhaesionem tunicarum, et proliferationem atque adhaesionem cellularum directionalem amplificare potest.
Figura 8. Proprietates superhydrophobicae superficiei silicii lasere praeparatae.
Ars processus laserica ultravelox, ut technologia processus novissima, proprietates habet zonae calore affectae parvae, processus non linearis interactionis cum materiis, et processus altae resolutionis ultra limitem diffractionis. Processum micro-nano altae qualitatis et altae praecisionis variarum materiarum, necnon fabricationem structurarum micro-nano tridimensionalium, efficit. Fabricatio laserica materiarum specialium, structurarum complexarum et instrumentorum specialium novas vias ad fabricationem micro-nano aperit. Hodie, laser femtosecundus late in multis campis scientificis novissimis adhibitus est: laser femtosecundus ad varia instrumenta optica praeparanda adhiberi potest, ut series microlentium, oculi compositi bionici, duces undarum opticarum et metasuperficies; utens alta praecisione, alta resolutione et facultatibus processus tridimensionalis, laser femtosecundus fragmenta microfluidica et optofluidica, ut componentes microcalefactores et canales microfluidicos tridimensionales, praeparare vel integrare potest. Praeterea, laser femtosecundarius etiam varias species micro-nanostructurarum superficialium praeparare potest ad functiones anti-reflexionis, anti-reflexionis, super-hydrophobicas, anti-glaciales, aliasque assequendas; non solum id, sed laser femtosecundarius etiam in campo biomedicinae adhibitus est, praeclaram efficaciam in campis ut micro-stent biologicis, substratis culturae cellularum, et imaginibus microscopicis biologicis ostendens. Latae applicationis prospectus. In praesenti, campi applicationis processus laseris femtosecundarii quotannis expanduntur. Praeter micro-opticam, microfluidicam, micro-nanostructuras multi-functionales, et applicationes biomedicae supra memoratas, etiam magnum munus agit in quibusdam campis emergentibus, ut in praeparatione metasuperficiei, fabricatione micro-nano, et conservatione informationis opticae multidimensionalis, et cetera.
Tempus publicationis: XVII Aprilis MMXXIV
