گروهی از محققان با استفاده از تابش لیزری روش جدیدی برای شتاب دادن و حذف اتم‌های اکسیژن از فیلم‌های نازک اکسید کلسیم ابداع کرده‌اند.
واجذب اتم‌های اکسیژن از سطح فیلم‌های نازک اکسیدی
محققان آزمایشگاه ملی Pacific Northwest یا PNNL، کالج دانشگاهی لندن و دانشگاه Tohoku روش جدیدی برای شتاب دادن و حذف اتم‌های اکسیژن از فیلم‌های نازک اکسید کلسیم ابداع کرده‌اند. این محققان توانستند با استفاده از یک تابش لیزری با طول موج مناسب، اکسیژن را با سرعت چندین برابر سرعت صوت از فیلم نازک به سمت بیرون پرتاب کنند. این اتم‌ها از سطح فیلم‌های نانوساختار اکسید کلسیم فرار می‌کنند. نتایج این کار می‌تواند به انجام تحقیقات در حوزه‌های فتوشیمی، کاتالیزورها و میکروالکترونیک کمک کند.
در این کار پژوهشی گروهی از فیزیک‌دان‌های مواد و تئوریک با همکاری هم تلاش کرده‌اند تا به سوالاتی در زمینه کنترل بیشتر ساختار فیلم‌های نازک پاسخ دهند.
این پروژه شامل واجذب اتم‌های اکسیژن خنثی از فیلم نازک اکسید کلسیم می‌باشد. واجذب به فرایند حذف اتم‌ها یا ذرات دیگر از سطح یک ماده اطلاق می‌شود. با تاباندن لیزر ماورای بنفش به سطح یک ماده با مساحت سطحی بالا، اتم‌های اکسیژن با سرعت چندین برابر سرعت صوت از آن جدا می‌شوند.
این پژوهشگران از روشی به نام رسوب‌دهی بالستیک واکنشگر (فعال) که در PNNL ابداع شده است، برای رشد فیلم‌های نانوساختار اکسید کلسیم بهره بردند. سپس از پالس‌های لیزر برای تهییج فیلم استفاده کرده و با استفاده از روش‌های زمان پرواز (ToF)، انرژی جنبشی و بهره واجذب اتم‌های اکسیژن را اندازه گرفتند. آنها با انتخاب یک لیزر با طول موج مناسب توانستند اتم‌های بسیار پرانرژی از سطح فیلم تولید کنند. تهییج الکترونی که اکسیتون نامیده می‌شود، ابتدا در درون ماده شکل می‌گیرد. اکسیتون‌ها متحرک بوده و می‌توانند انرژی الکترونی را به سطح فیلم منتقل کنند. در این حالت مقداری از این انرژی موجب واجذب اتم‌های اکسیژن خنثی با سرعت بالا می‌شود.
این تحقیق نشان می‌دهد که با تنظیم طول موج لیزر فرودی به سطح یک ماده، می‌توان ساختارهای مولکولی خاص را دستکاری کرد. این کشف می‌تواند برای دستکاری ساختارهای سطحی در مقیاس اتمی مفید باشد. توانایی تغییر فیلم‌های نازک در مقیاس بسیار کوچک می‌تواند امکان کنترل بیشتر ساختار این فیلم‌ها را برای محققان فراهم نماید.
این محققان به تلاش خود در زمینه ابداع و بررسی مکانیسم‌های دیگر برای فرایندهای رسوب‌دهی حرارتی از مواد اکسیدی ادامه می‌دهند.
جزئیات این تحقیق در شماره ۲۷ ژانویه مجله The Journal of Physical Chemistry منتشر شده و روی جلد این شماره معرفی گردیده است.
