Laser Ablation :

Applications in y micro treatment and elaboration of materials

Laser Deposition of Polymer and Biomaterial Films Chem. Rev. 2003, 103, 553-576D. B. Chrisey,* A. Pique´, R. A. McGill, J. S. Horwitz, and B. R. RingeisenD. M. Bubb P. K. Wu

Thin layers elaboration with polymers or biomaterials

Much attention has to be used in order that the processes used are non destructive: it follows that the laser energy used in this case for vaporization is generally much lower than in the case of laser ablation applied to metal analysis. The adequate term is laser desorption.

Important parameters : , laser pulse duration, residual gas

, its choice determines the dominant process of beam laser interaction with the material

UV domain :

cutting of chemical bonds

Probability of induced photo reactivity

IR domain :

thermal interaction dominates, low probability for photo reactivity

Wavelength choice:

Resonant with absorption of target material : easier vaporization

Non resonant : needs more laser energy may induce target material decomposition

Matrix assisted vaporization

En el caso de uso de una matriz es mejor usar una longitud de onda que sea muy absorbida por la matriz: el mejor ejemplo son los tesitos biológicos dominados por la presencia de agua, entonces la longitud de onda la mejor se encuentra alrededor de 2.94 um, ( vibración OH ) lo que hace que en cirugía se empiece a a usar el láser Er:YAG

Mechanisms of Pulsed Laser Ablation of Biological Tissues

Alfred Vogel and Vasan Venugopalan

Ejemplos de polímeros y biomateriales importantes en la elaboración de capas delgadas.

thin films elaboration by non destructive vaporization of polymers or biomaterials

Experimental condicions :

Under vacuum or reduced pressure

Target : bulk material or mix with matrix

Target

Substrate

Desorption of solvent and macromolecules

Experimental Conditions : free atmosphere

Strong change in interaction geometry

Material to deposit

Comparison between the IR spectra of starting material and that of the pulsed laser deposited film indicates that the starting material has been been non destructively ejected

Exemple of cell deposition

Ultraviolet femtosecond and nanosecond laser ablation of silicon: ablation efficiency and laser-induced plasma expansion Xianzhong Zeng,, Xianglei Maoa, Ralph Greif, Richard E. Russo

Otro parámetro importante es la duración del pulso

Pulsos fs : tiempo de interacción muy corto

La eyección del material ocurre en tiempo mucho mas corto que el tiempo de conducción térmica

La ablación es mas eficaz

Mas energía trasferida en energía cinética de las partículas eyectadas que en energía térmica del material

Effect of pulsed laser duration

Comparison of plasmas inducided by ns y fs pulses

Pulsed laser ablation and deposition of thin filmsC h e m . S o c . R e v . , 2 0 0 4 , 3 3 , 2 3 – 3 1Michael N. R. Ashfold, Frederik Claeyssens, Gareth M. Fuge and Simon J. Henley

Evolucion del estado del blando con los tiros laser

Blando de MgB2

E laser 12 J/cm2

10 tiros

Un tiro

Pre ablacion

Laser ablation for materials micro machining

laser ablation application for metals micro machining

Case of copper: parameters investigated : λ and E

355 nm (8.7,7.5,2.3 GW/cm2)

532 nm (12.3,9.3,5.4 GW/cm2)

1064 nm (43,18,5.2 GW/cm2)

Effect of :

The quantity of vaporized material is bigger for the shorter wavelength.

Injectors of ink-jet printers, the holes are machined by excimer laser

Very good size reproducibility

Very “clean” aspect ( no collateral damage! )

“L'application d'une science à une autre est à la fois un moyen heuristique  et un instrument de réorganisation de la connaissance”   d'Alembert, Traité de Dynamique (1743)

“La aplicación de una ciencia a otra es al mismo tiempo un medio heurístico y un instrumento de reorganización del conocimiento.”

Cooperaccion Multidisciplinaridad