Создана технология прямого лазерного переноса вещества

Сотрудники Физического института им. П. Н. Лебедева РАН (ФИАН) создали новую технологию прямого лазерного переноса вещества - с помощью видимого света. Работой устройства, способного воспроизводить масляную живопись, осуществлять литографию и даже строить микросхемы, можно будет управлять так же, как и любым принтером, то есть с компьютера. Для демонстрации возможности «письма» масляными красками с помощью такого устройства учёные перенесли изображение суперобложки книги Поля Элюара «Письма к Гала» на пластиковые карты.

Взаимодействие лазерного излучения с веществом используется во многих технологических процессах: лазером режут, паяют, плавят, зондируют различные среды и т. п. В начале 2000-х к набору лазерных умений добавился перенос вещества давлением, возникающим в микрообъёме под действием импульса света. Технология переноса получила название прямого лазерного письма. Первым инструментом были ультрафиолетовые лазеры, с помощью которых можно создавать дисплеи экранов, осуществлять литографию, изготавливать миниатюрные электронные компоненты и источники питания. Однако помимо таких достоинств, как низкая пороговая энергия, малая глубина проникновения и возможность увеличения разрешения до нескольких тысяч точек на дюйм, подобные лазеры имеют и существенные недостатки. К ним относятся высокая стоимость, необходимость использования специальной УФ-оптики и стойких к УФ-излучению материалов, невозможность переноса с помощью одного импульса большого числа элементов. Группа учёных из ФИАНа под руководством д. т. н. Александра Насибова предложила новый способ осуществления лазерного письма - с помощью видимого излучения.

«Мы разработали технологию переноса вещества, в частности масляных красок, с помощью лазера на парах меди, работающего в режиме усилителя яркости изображения, - рассказывает Насибов. - Метод позволяет переносить не только отдельные элементы, но и целые фрагменты изображения. Усилитель яркости необходим для достижения пороговой величины, при которой состоится выброс необходимого вещества». Как выяснили исследователи, самый низкий энергетический порог переноса красок для лазера на парах меди можно получить, используя зеленое (510 нм) и жёлтое (578 нм) излучение. «Существенным преимуществом метода прямого письма является возможность переноса на заданный объект различных веществ, в том числе твёрдых, чего нельзя сделать с помощью обычных принтеров, - уточняет Александр Насибов. - Это основное и принципиальное отличие. Для художников, например, открывается возможность писать картину масляными красками без кисти - на компьютере. А потом лазером перенести её на холст».

Цвет перенесенного фрагмента изображения (агрегата) зависит от количества в нём пикселов, а также их диаметра и цвета. То есть путь к управлению или заданию цвета в каждой отдельной «точке» картины лежит через управление этими параметрами. «Капля (пиксел) может быть, скажем, диаметром 200 мкм, а в ней - отдельные субпикселы по 20 мкм, - продолжает г-н Насибов. - Это позволяет воспроизводить изображение с очень высоким разрешением, и восприятие цвета будет практически таким же, как и при смешивании красок. Размер одного субпиксела определяется разрешением оптической системы: имея специальную оптику, лазерное излучение можно сфокусировать до длины волны и даже меньше». Максимальная скорость печати вязкими красками с помощью лазера на парах меди может достигать 80 см²/с, а максимальная площадь переносимого за импульс массива (при средней мощности 10 Вт) примерно равна 10-2 см².

Исполнение и копирование масляных картин не единственное применение технологии. На месте масляных красок могут быть тонкие плёнки, органические соединения, полупроводниковые структуры и т. п. Метод с равным успехом можно использовать в электронной промышленности - для изготовления пассивных элементов микросхем (резисторов, ёмкостей, индуктивностей и т. п.) и органических светодиодов (а значит, и органических дисплеев), а также для выполнения литографии, нанесения маркировок (в том числе и на металл).

Подготовлено по материалам: www.ua.all-biz.info