آیا فناوری "لیزرهای فمتوثانیه" به ایران می‌آید؟

به گزارش گروه اجتماعی خبرگزاری تسنیم؛ امروزه لیزرهای فمتوثانیه بـه‌دلیل خصوصیات ویژه ناشی از شدت بالا همراه با طول پالس بسیار کوتاه، برای میکروماشین‌کاری و پردازش دقیـق مواد باکیفیت بالا، بسیار مورد توجه قرار گرفته‌اند.

میکروماشین‌کاری با لیزرهای فمتوثانیه دارای کاربردهای گسترده‌‍‌ای در صنایع هواپیمایی (هـوافضا)، صنایع نظامی و دفاعی، صنایع پزشکی و دارویی و ... است. خصوصاً ماشین‌کاری مستقیم بدون نیاز به ماسک و تجهیزات مربوطه گران‌قیمت، با استفاده از لیزرهای فمتوثانیه امکان‌پذیر است. همچنین این سیستم، امکان ماشین‌کاری مستقیم داخل حجم ماده شفاف و مواد چندلایه را فراهم می‌سازد کـه توسط هـیچ روش ماشین‌کاری متداول دیگری امکان‌پذیر نیست. دقت ماشین‌کاری از مرتبه یـک میکرون توسط این روش ممکن است.

از میان کاربردهای میکروماشین‌کاری توسط لیزرهای فمتوثانیه می‌تـوان بـه سـوراخ‌کاری و برش‌کاری فوق‌دقیق فلزات، سوراخ‌کاری نـازل‌های تزریـق دیزلی، ماشین‌کاری حفره‌های خنک‌ساز پـره‌هـای توربین نیروگاهی و هواپیما، ساخت ژیروسکوپ‌های مجتمع نـوری بـا دقـت مورد نیاز برای کاربردهای نـاوبری، ماشین‌کاری مواد منفجره، بـرش و جداسازی چیــپ‌های ســیلیکونی، جوشکاری میکرونی مواد اشاره کرد.

همچنین ساخت دستگاه‌های میکرونـی بیوپزشکی نظیر ساخت استنت‌های قلبی پلیمری، Lab on chips، بیوسنسورها و دستگاه‌های میکروفلوئیدیک برای انواع کاربردهای پزشـکی و بیولـوژیکی، سـاخت میکروساختارها روی سطوح برای افـزایش جذب مــواد سـلیکونی و افــزایش بــازده آشکارسازها و سلول‌هی خورشیدی، ساختارسازی میکرونیروی سطح فلزات برای کاهش بازتاب و تبدیل آنها به مواد جاذب و نیـز افـزایش اصطکاک سـطوح، سوراخ‌کاری و میکروماشین‌کاری انواع میکروپمپ‌ها، میکروسنسورها و میکروراکتورهای شــیمیایی جهــت افزایش بــازده و عملکردشان، ساخت سـوزن‌های جراحـی، جراحی ریـزسـلولی، جراحی چشــــم و . . .  نیز از دیگر کاربردهای میکروماشین‌کاری توســط لیزرهای فمتوثانیه است.

بنابراین میکروماشین‌کاری با استفاده از لیزرهای فمتوثانیه کاربردهای گسترده‌ای را در صنعت نشان داده است و مراکز بسیاری در دنیـا از ایـن تکنیک برای کاربردهای فوق استفاده می‌کنند. امروزه تکنیـک میکروماشین‌کاری با اسـتفاده از لیزرهای فمتوثانیه جایگزین مناسبی برای تکنیک‌های رایـج بـر پایـه لیزرهای‌ بـا پـالس‌های طویل شده‌اند چـراکـه تکنیـک‌های رایـج نظیـر لیتوگرافی نیاز به تجهیزات پیشـرفته بـرای تولیـد ماسک، امکانات اتاق ﺗﻤیـز و تجهیزات و دستگاه‌های بسیار گران‌قیمت مربــوط بــه لیتوگرافی نظیر ترازکننده ماسک، سیستم زدایش پلاسـمایی و . . .  داشــته و مراحل زیادی بــرای میکروماشین‌کاری دارند.

به‌علاوه تکنیک‌های لیتوگرافی محدودیت‌های بسیاری برای هندسه‌های سه‌بعدی و مـواد مختلف دارنـد. در حالی‌که سیستم‌های میکروماشین‌کاری با لیزرهای فمتوثانیه بدون هیچ‌ محدودیتی روی هندسه و بدون نیاز به تولید ماسک و تجهیزات مربوطه، به‌طور مســتقیم و طی فرآینــد یــک‌مرحله‌ای می‌توانند برای میکروماشین‌کاری با هندسه دلخواه مورد استفاده قرار بگیرند.

از مزیت دیگر آنها ایجاد ساختارهای سه‌بعدی داخل حجم مـواد شـفاف است که امکان ساخت دستگاه‌های پیچیده‌تر و متنوع‌تر را می‌دهد. از آنجا که تغییرات ضریب شکست بـا استفاده از لیزرهای فمتوثانیه می‌تواند در هر نقطه‌ای داخل مواد زیـر لایـه بــا عمق مشخص (100 میکــرون تــا 1 میلیمــتر) از ســطح انجام شود، ایـن تکنیـک می‌توانـد ساختارهای کوپلر، مدولاتور و شکافنده سه‌بعدی با ابعاد موج‌بری کمـتر از10 میکـرون را ایجاد کند.

این در حالی است که در روش‌های ساخت موج‌بری متداول، تنها امکان ساخت کانال‌های سـطحی دوبعدی توسط فرآیندهای چندمرحله‌ای بـسیار پیچیده‌تر و با کاربردهای محدودتر وجود دارد.

با توجه به اهمیت و کاربردهای گسترده بیان‌شده برای این فناوری جدید، کسب دانش فنی و ورود این فناوری بـــه صنعت کشور و بومی‌سازی فناوری ساخت آن به‌دلیل هزینه‌های بالا و عـدم‌ امکان واردات آن به کشــور به‌دلیل مسائل تحریمی و . . . ضروری است.

"آتوساسادات عربانیان" عضو هیئت علمی پژوهشکده لیزر و پلاسمای دانشگاه شهید بهشتی

انتهای پیام/