Tavení zlata ultrakrátkými laserovými pulzy: pokročilé dvouteplotní modelování a srovnání s experimenty povrchového poškození

Vědci z Centra Hilase (Sergej Lizunov, Alexander Bulgakov a Nadezhda Bulgakova) ve spolupráci s profesorkou Eleanor Campbell z Chemické fakulty Univerzity v Edinburghu ve Velké Británii publikovali článek v časopise Applied Physics A (nakladatelství Springer Nature), v němž uveřejňují výsledky systematického výzkumu tavení zlata jednotlivými femto- a pikosekundovými laserovými pulzy.

V experimentu byly použity dva laserové systémy s vlnovými délkami 800 a 1030 nm a dobou trvání pulsu v rozmezí od 124 fs do 7 ps a pro každý stav ozáření byly stanoveny prahy poškození a ablace. Teoretické studie byly založeny na dvouteplotním modelu se zohledněním dynamické změny optické odezvy kovového materiálu. Byla provedena široká škála výpočtů pro různé parametry ozáření s použitím různých modelovacích předpokladů používaných v literatuře. Porovnáním experimentálních dat a numerických výsledků byl vyvinut průlomový přístup k modelování interakce ultrakrátkých laserových pulsů s kovy, který umožnil přesně popsat v rámci jednotného teoretického modelu všechny experimentální podmínky používané pro ozařování zlata. Byly učiněny důležité závěry o electron-fononové vazbě, roli balistických elektronů v transportu energie a částečném zapojení elektronů do optické odezvy při středních intenzitách laserových pulzů.