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Fabbricare con la luce

Laser ad impulsi ultracorti per micro e nano-lavorazioni avanzate

Sin dalla loro apparizione le sorgenti laser han- di sorgenti impulsate, ovvero sorgenti in grado di le prime sorgenti in grado di emettere impulsi ul-
no trovato impiego nei processi produttivi per concentrare l’energia emessa in impulsi di durata tracorti della durata di picosecondi e femtosecondi,
operare su metalli, polimeri, ceramici e vetri molto breve con elevate potenze di picco. In tale brevi impulsi luminosi di lunghezza di poche deci-
diventando in breve tempo le tecnologie di fab- contesto, si è passati dai primi laser impulsati a ne di µm e potenze di picco dell’ordine di gigawatt.
bricazione più diffuse per applicazioni quali il lampada con durate dell’impulso dell’ordine di Ulteriori caratteristiche del fascio laser sono
taglio sagomato di piastre e lamiere metalliche. millisecondi alle moderne sorgenti controllate da quelle di poter essere movimentato sulla superfi-
Nell’immaginario collettivo il fascio laser appare dispositivi optoacustici in grado di emettere impul- cie grazie a scanner galvanometrici e focalizzato
come un raggio propagantesi all’infinito. Nella si dell’ordine di pochi nanosecondi. Negli ultimi ad un diametro di dieci micron, generando così
realtà, invece, moltissime applicazioni fanno uso anni dello scorso secolo sono state poi sviluppate elevatissime intensità dell’ordine di Terawatt/

cm2 che aprono nuove ed interessanti scenari
LIPSS su titanio per applicazioni biomedicali per le applicazioni industriali. In tali condizioni
infatti il materiale viene immediatamente vapo-
rizzato, il riscaldamento del substrato risulta tra-
scurabile, visto il ridotto tempo di interazione, e
fenomeni ottici non lineari prendono luogo per-
mettendo la generazione di strutture di ablazio-
ne periodiche quali i LIPSS (Laser Induced Pe-
riodic Surface Structures) o l’autofocalizzazione
in materiali trasparenti (filamenting).
Recentemente le sorgenti a pico e femtosecondo
hanno aumentato la loro affidabilità e versatilità
consentendo ai produttori di effettuare il salto dai
laboratori di ricerca agli ambienti industriali. An-
ticipando questa tendenza, il gruppo di ricerca di
Tecnologie del DISMI da diversi anni si occupa
di micro e nano-lavorazioni mediante l’utilizzo di
Solchi su vetro
sorgenti ad impulsi ultracorti operando anche at-
traverso diverse collaborazioni attive con laborato-
ri di ricerca ed industrie sia in Italia che in Europa.
Il micro e nano-texturing superficiale rappre-
senta una interessante soluzione per incremen-
tare le caratteristiche tribologiche, miglioran-
do usura e diminuendo il coefficiente d'attrito
nei contatti striscianti di materiali metallici,
ceramici o nei ricoprimenti. Con il laser vi è
la possibilità di generare griglie quasi-regolari
con periodicità nel campo della luce visibile,
strutture in grado di comportarsi come cristal-
li fotonici bidimensionali e riflettere lo spettro
luminoso in modo cangiante con la direzione.

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