中南大學(xué)在超快激光原子級制造領(lǐng)域取得系列進(jìn)展
近期，中南大學(xué)物理學(xué)院銀愷教授、何軍教授團(tuán)隊(duì)在超快激光原子級制造領(lǐng)域取得多項(xiàng)研究成果，相關(guān)論文分別發(fā)表于國際期刊《美國化學(xué)學(xué)會納米》（ACS Nano）、《先進(jìn)功能材料》（Advanced Functional Materials）和《材料視野》（Materials Horizons）。 S-/ #3
研究團(tuán)隊(duì)提出了一種基于飛秒激光直寫（FsLDW）技術(shù)的仿生多級結(jié)構(gòu)制造策略，利用飛秒激光超短脈沖與高能量密度特性精準(zhǔn)控制表面溫度，誘導(dǎo)鈣鈦礦晶體定向生長，形成發(fā)光優(yōu)異的圖案化陣列。針對鈣鈦礦本征穩(wěn)定性不足，創(chuàng)新性提出雙層仿生策略：激光燒蝕使表面形成類似荷葉的微納分級結(jié)構(gòu)，結(jié)合激光誘導(dǎo)含氟官能團(tuán)富集及PVDF固有低表面能實(shí)現(xiàn)超疏水；同時，PVDF的低導(dǎo)熱性在亞表面為CsPbX3量子點(diǎn)提供溫和結(jié)晶環(huán)境，避免熱分解，并通過激光調(diào)控實(shí)現(xiàn)全光譜可調(diào)多色熒光。最終制備的超疏水多色鈣鈦礦薄膜具備全光譜發(fā)射、優(yōu)異柔性、高分辨率和自清潔能力，在復(fù)雜天氣下表現(xiàn)出優(yōu)異的耐用性（圖1）。該進(jìn)展以“飛秒激光原子-納米-微米制備仿生鈣鈦礦量子點(diǎn)薄膜實(shí)現(xiàn)耐用多色顯示（Femtosecond Laser Atomic–Nano–Micro Fabrication of Biomimetic Perovskite Quantum Dots Films toward Durable Multicolor Display）”為題發(fā)表于2025年6月19日的《美國化學(xué)學(xué)會納米》（ACS Nano）。 "G,*Z0V5
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圖1.飛秒激光原子-納米-微米級制造仿生鈣鈦礦量子點(diǎn)薄膜 ,){0y%c#y
研究團(tuán)隊(duì)提出了一種飛秒激光超快原子尺度修復(fù)激光誘導(dǎo)石墨烯（LIG）的新策略。飛秒激光輻照LIG會產(chǎn)生超快高溫光熱脈沖，引發(fā)瞬時加熱和冷卻過程，這為碳原子重排提供了熱力學(xué)和動力學(xué)條件，從而促進(jìn)LIG中結(jié)構(gòu)缺陷的修復(fù)。XPS分析證實(shí)，飛秒激光修復(fù)前后樣品中sp2和sp3雜化碳原子比例的顯著差異。經(jīng)過飛秒激光處理后，缺陷相關(guān)的sp3雜化比例從30.9%下降到17.6%，而sp2雜化比例則從44.8%增加到56.8%，顯示出LIG拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的修復(fù)。飛秒激光修復(fù)后ID/IG從1.52減少至1.04。球差校正透射電子顯微鏡圖像表明LIG主要呈非晶態(tài)，同時存在各種扭曲的五元、六元和七元碳環(huán)，表明LIG中存在高密度的結(jié)構(gòu)缺陷。相比之下，F(xiàn)LR-LIG表現(xiàn)出較為有序的結(jié)構(gòu)。實(shí)驗(yàn)表明，飛秒激光處理后的樣品線電阻由593 Ω降至124 Ω（圖2）。該進(jìn)展以“飛秒激光超快原子尺度修復(fù)激光誘導(dǎo)石墨烯（Femtosecond Laser Ultrafast Atomic Scale Renovating Laser-Induced Graphene）”為題發(fā)表于2025年5月9日的《先進(jìn)功能材料》（Advanced Functional Materials）。 G2^DukK.
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圖2.飛秒激光超快原子尺度修復(fù)石墨烯 y*(YZ
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