லேசர்கள் மூலம் சிக்கலான படிநிலை பயோமிமெடிக் வடிவங்களை உருவாக்குதல்

Opto-Electronic Advances-இலிருந்து ஒரு புதிய வெளியீடு, புதிய வகை ஸ்பேடியோடெம்போரலில் வடிவமைக்கப்பட்ட குறுக்கீடு செய்யும் லேசர் கற்றைகளைப் பயன்படுத்தி சிக்கலான படிநிலை பயோமிமெடிக் வடிவங்களை உருவாக்குகிறது.

பரிணாம அழுத்தங்களின் காரணமாக இயற்கை ஏராளமான செயல்பாட்டு மேற்பரப்புகளை வழங்கியுள்ளது, அவை நமது சூழலுக்கு ஏற்றவாறு நம்மைச் சிறப்பாகச் செயல்பட வைக்கின்றன. சிக்கலான மைக்ரோ மற்றும் நானோ அளவிலான கட்டமைப்புகளின் புனையப்பட்ட வடிவங்கள், தொழில்நுட்பம், அறிவியல் மற்றும் மருத்துவம் ஆகியவற்றில் பல்வேறு பயன்பாடுகளில் ஈர்க்கக்கூடிய உயிரியல் செயல்பாடுகள் மற்றும் செயல்திறனைப் பிரதிபலிக்கும். நேரடி லேசர் குறுக்கீடு முறை (DLIP-Direct laser interference patterning) என்பது சமீபத்தில் உருவாக்கப்பட்ட லேசர் அடிப்படையிலான புனையமைப்பு முறையாகும். இது மேற்பரப்புகளின் அம்சங்களைத் தக்கவைத்து, பல்வேறு வகையான மேற்பரப்பு கட்டமைப்புகளை உருவாக்கும் திறனைக் கொண்டுள்ளது. இந்த வேலையில் பயன்படுத்தப்படும் முறையானது, தீவிரமான லேசர் மூலங்களால் உற்பத்தி செய்யப்படும் உருகிய பொருட்களின் ஹைட்ரோடைனமிக் மைக்ரோ-ஃப்ளூய்டிக் இயக்கத்தை ஒழுங்குபடுத்துவதற்கு தற்காலிகமாக-கட்டுப்படுத்தப்பட்ட, இடஞ்சார்ந்த-கட்டுப்படுத்தப்பட்ட மற்றும் தற்காலிகமாக பிரிக்கப்பட்ட ஃபெம்டோசெகண்ட் துடிப்புகளைப் பயன்படுத்துவதை நோக்கமாகக் கொண்டுள்ளது. தூண்டப்பட்ட பரப்புகளின் பண்புகளைத் தீர்மானிக்க மைக்ரோமிக்சிங் நிகழ்வின் பங்களிப்பு முக்கியமானது என்று சோதனை முடிவுகள் காட்டுகின்றன. லேசர் பண்புகள் மற்றும் கதிர்வீச்சுத் திட்டங்களின் சரியான டியூனிங் வடிவமைப்பு மூலம் சிக்கலான உயர்-தெளிவு பரப்புகளின் பண்பை உருவாக்கும் திறன் கொண்டது. மேலும் பயன்பாட்டு அடிப்படையிலான பயோமிமெடிக் வடிவங்களை உருவாக்குதல் சாத்தியம்.

ஆய்வாளர்கள் Dr. Fotis Fraggelakis, Dr. George D. Tsibidis மற்றும் Dr. Emmanuel Stratakis, அதிவேக லேசர் மைக்ரோ மற்றும் நானோ-செயலாக்க ஆய்வகத்தின் உறுப்பினர்கள், ஃபோர்த்-ஹெல்லாஸில் உள்ள எலக்ட்ரானிக் ஸ்டக்சர் மற்றும் லேசர் ஆகியவற்றில் ஒரு புதிய வகை பண்பைப் பற்றி ஆராய்ந்தனர். ஃபெம்டோசெகண்ட் (fs) துடிப்புள்ள லேசர் கதிர்வீச்சு மற்றும் DLIP-யின் பயன்பாடு ஆகியவற்றின் மீது லேசர் தூண்டப்பட்ட மேற்பரப்பு நிலப்பரப்பை வடிவமைக்கும் அணுகுமுறை ஆகும். சோதனைகள் மற்றும் உருவகப்படுத்துதல்கள் வெப்பநிலை சாய்வின் தற்காலிக சுயவிவரத்தை கட்டுப்படுத்தும் திறனை பாலிமரின் நுண்ணிய கட்டமைப்பை தீவிரமாக வடிவமைக்க பயன்படுத்தப்படலாம் என்பதைக் காட்டுகிறது. இரட்டைத் துடிப்பு ரயில்களில் காஸியன் கற்றைகளை DLIP-உடன் இணைப்பதன் மூலம், அதிகரித்த சிக்கலான தன்மையுடன் தனித்துவமான துணை-மைக்ரான் மேற்பரப்பு நிலப்பரப்புகளை உருவாக்க முடியும். இந்த ஆய்வறிக்கையில் ஆராயப்படும் தனித்துவமான கதிர்வீச்சு முறைகள் மற்றும் பல நீள அளவுகளில் புதிய வகை சிக்கலான உருவ அமைப்புகளை உருவாக்கும் திறன் ஆகியவை ஃபோட்டானிக்ஸ் துறையில் புதுமை மற்றும் சுரண்டலுக்கான குறிப்பிடத்தக்க திறனை வழங்குகின்றன. இது லேசர் தூண்டப்பட்ட உருவ அமைப்பை இணைப்பதிலும் பல்வேறு பயன்பாடுகளுக்கான சிக்கலான நிலப்பரப்பைப் பெறுவதிலும் உள்ள இணையற்ற திறனைக் காட்டுகிறது.

References:

• Vlahou, M., Fraggelakis, F., Manganas, P., Tsibidis, G. D., Ranella, A., & Stratakis, E. (2022). Fabrication of Biomimetic 2D Nanostructures through Irradiation of Stainless Steel Surfaces with Double Femtosecond Pulses. Nanomaterials, 12(4), 623.
• He, J., Li, M., Dai, S., Huang, M., Liu, Y., Li, Y., & Yu, J. Double-Functionalization of Water Repellence and Anti-Reflectance by Multiple-Laser-Based Fabrication of Triple-Scale Hierarchical Surface Structures. Available at SSRN 4049620.
• Gu, X., Zha, Y., Li, Y., Chen, J., Liu, S., Du, Y., & Wang, J. (2022). Integrated polycaprolactone microsphere-based scaffolds with biomimetic hierarchy and tunable vascularization for osteochondral repair. Acta biomaterialia.
• Stratakis, E., Bonse, J., Heitz, J., Siegel, J., Tsibidis, G. D., Skoulas, E., & Baumgartner, W. (2020). Laser engineering of biomimetic surfaces. Materials Science and Engineering: R: Reports, 141, 100562.
• Skoulas, E., Manousaki, A., Fotakis, C., & Stratakis, E. (2017). Biomimetic surface structuring using cylindrical vector femtosecond laser beams. Scientific reports, 7(1), 1-11.