eng
Выпуск #3/2014
С.Кудряшов, Ю. Колобов, А.Лигачев
Мультимасштабное фемтосекундное лазерное текстурирование и химическая модификация поверхности медицинских титановых имплантов
Мультимасштабное фемтосекундное лазерное текстурирование и химическая модификация поверхности медицинских титановых имплантов
Просмотры: 6018
Фемтосекундное лазерное текстурирование (ФЛТ) поверхности медицинских титановых сплавов позволяет существенно модифицировать смачиваемость, коррозионные свойства, биосовместимость и биоактивность материалов. Представлен обзор результатов оригинальных исследований, продемонстрированных на масштабах от 0,06 до 30 мкм и более.
Теги: ablation surface processing medical titanium materials multi-scale texturing ultra-short pulse lasers абляционная обработка поверхности лазеры ультракоротких импульсов мультимасштабная текстура титановые материалы для медицины
Для титановых материалов медицинского назначения большое значение помимо объемных механических и химических характеристик имеют поверхностные топографические характеристики (текстура рельефа). Они существенно влияют на смачиваемость, коррозионные свойства, биосовместимость и биоактивность материалов [1, 2]. Интерес для исследователей представляют как наномасштабные, так и микромасштабные текстуры, которые определяют, соответственно, поверхностную энергию/смачиваемость [3] и биосовместимость поверхности титана. Как известно, технологии создания таких мультимасштабных текстур основаны на использовании ряда методов, в их числе: плазменное и ионно-плазменное напыление, воздействие пучками заряженных частиц, различные абразивные обработки с разными масштабами зерна абразива и другие [4], а также лазерные методы поверхностного нано- и микроструктурирования [5–10]. Вместе с тем широкие возможности для прототипирования перспективных поверхностных текстур для лабораторных исследований предоставляет фемтосекундное лазерное текстурирование (ФЛТ) титана и его сплавов с удалением (абляцией) материала [11–16]. При этом используют уникальные характеристики фемтосекундного лазерного излучения – высокую пиковую мощность при умеренной энергетике лазерных импульсов.Такое сочетание образуется благодаря ультракороткой длительности импульсов. Использование лазеров, генерирующих ульракороткие импульсы (УКИ), открывает доступ к важным экспериментальным возможностям:
электромагнитно-силовой подстройке оптических характеристик материала в течение возбуждающего УКИ [13, 17–18];
поглощению энергии лазерного излучения без влияния абляционного лазерного факела [19];
абляции, проходящей на временах, сопоставимых с временем электрон-решеточной термализации [19], что приводит к малой глубине прогрева мишени на момент абляционного удаления материала [20], (это очень важно для исключения отжига нано- и субмикрокристаллических титановых материалов).
Использование перечисленных возможностей, реализуемых в различных режимах лазерного воздействия, показало интересные результаты. В настоящей работе, представляющей собой обзор оригинальных исследований, приведены результаты ФЛТ поверхности биомедицинских титановых материалов на нано-, субмикро-, микро- и мультимикромасштабах, полученные авторами и их коллегами. Исследования проводились с использованием: стандартной лабораторной фемтосекундной лазерной системы на базе титан-сапфировой активной среды (Старт-248 М, Авеста-Проект: лина волны лазерной генерации – 744 нм, ширина на полувысоте – 12 нм, длительность импульса на полувысоте – 110 фс, энергия в ТЕМ00-моде – до 8 мДж, частота следования – 10 Гц), пригодной для микроскопической демонстрации ФЛТ-эффекта (рис.1) – уникальной фемтосекундной лазерной системы с активной средой на базе волокна, легированного иттербием (Satsuma, Amplitude Systemes: длина волны лазерной генерации – 1030 нм, ширина на полувысоте – 5 нм, длительность импульса на полувысоте – 300 фс, энергия в ТЕМ00-моде – до 10 мкДж, частота следования – 0–1 МГц), обладающей многократно более высокой средней мощностью излучения и потому предназначенной для прототипирования перспективных текстур на площадях в несколько квадратных сантиметров и более (рис.2). ФЛТ осуществлялось слабофокусированными УКИ (линза из стекла К-8 с фокусным расстоянием 70 мм) в режиме сканирования мишеней титановых материалов, расположенных на моторизованной трехмерной трансляционной платформе, с варьированием экспозиции (числа УКИ, падающих в точку) мишени (рис.3).
Суб-100-нанометровые (в общем случае – субволновые) поверхностные нанорешетки с аномальной (рис.4а) или нормальной (рис.4в,г) ориентацией (штрихи параллельны или перпендикулярны вектору поляризации) возникают при слабо подпороговых (по плотности энергии УКИ) условиях многоимпульсной ФЛТ. В то же время как выше порога структурирования поверхности (появления решеток) нормальные решетки на поверхности титана имеют почти на порядок большие периоды, а именно 0,45–0,6 мкм [13] (рис. 4б). Аномальные нанорешетки представляют собой штрихи из полых нанопичков или гребешков (рис.1) [15], как и в случае алюминия [21], возникающих вследствие незаконченной откольной абляции [19]. Субволновые нанорешетки возникают благодаря эффективному возбуждению поверхностного плазмонного резонанса [22] (см. расчеты для алюминия в работе [23]). Это способствует распространению и взаимной интерференции встречных коротковолновых и интенсивных поверхностных плазмонов [24] с формированием стоячей продольной электромагнитной волны. Эффект приводит к уменьшению периода решеток вдвое. Развитая наномасштабная текстура поверхности ведет к увеличению поверхностной энергии материала, из-за чего существенно улучшается ее смачиваемость – измеренные после плазменной очистки контактные углы составляют около 10° или менее.
Аналогично, субволновые поверхностные нанорешетки с нормальной ориентацией и периодом около 100 нм возникают при многоимпульсной ФЛТ влажной поверхности титана [11] (рис.5) и других материалов при сильно превышенных надподпороговых условиях (по плотности энергии УКИ). По-видимому, причина этого также кроется в эффективном возбуждении поверхностного плазмонного резонанса [22]. В данном случае генерация нанорешеток рельефа поверхности протекает более эффективно благодаря нелинейно-оптической генерации в слое жидкости отдельных гармоник и широкополосного интенсивного "белого" излучения фемтосекундной длительности (суперконтинуума) [23]. Излучение, генерируемое суперконтинуумом, поддерживает возбуждение поверхностного плазмонного резонанса даже при существенном изменении оптических постоянных титана в течение возбуждающего УКИ. Высокие пиковые мощности УКИ требуются для создания в жидком слое (еще до линейного фокуса УКИ) множества световых микрофиламентов с высокой интенсивностью электромагнитного излучения и эффективным протеканием нелинейно-оптических процессов [23]. Супергидрофильная наномасштабная текстура, созданная в данном режиме, также развита. Она более выражена при высоких (рис. 5а,б), чем при низких (рис. 5в,г) экспозициях. Отметим, что плазменная очистка перед измерениями смачиваемости in situ не требуется ввиду отсутствия загрязнений поверхности гидрофобными агентами из окружающей среды.
Напротив, при многоимпульсном ФЛТ сухой поверхности титана (при условиях возникновения УКИ с сильно надподпороговыми значениями плотности энергии) возникают квазирегулярные массивы высококонтрастных микроконусов с характерным расстоянием около 5 мкм (рис.6). Эти выводы сделаны согласно данным фурье-анализа.
Вершины микроконусов находятся примерно на уровне исходной поверхности (рис.6б), а сами микроконусы спонтанно растут за счет интенсивной фрагментационной неоднородной ближнепольной абляции по периферии конуса [16]. Ее стимулирует оптическая дифракция УКИ на конусе при попадании аспектного отношения геометрических параметров конуса (высота/диаметр основания) в определенный диапазон. Как результат – максимальный диаметр конусов коррелирует с изменением длины волны лазерного излучения (меньше – для УФ УКИ [16]). А абляция их периферии может проникать очень глубоко (рис.6г). Вместе с тем, глубина прогрева поверхностного слоя под действием УКИ даже в условиях интенсивной абляции материала с его удалением увеличивается до нескольких микрометров (рис.6в). Но благодаря малой длительности импульсов глубина проникновения оказывается субмикронной – порядка 0,3 мкм, что чрезвычайно важно для сохранения "объемной" нанокристаллической или субмикрокристаллической структуры поверхностного слоя титанового материала. Потому что уникальные механические свойства титанового материала связаны с этой структурой [1, 4].
В случаях, когда необходимо обеспечить сверхдифракционные масштабы поверхностных текстур, многоимпульсное ФЛТ проводят жесткофокусированными УКИ в режиме лазерного одно- или двумерного "фрезерования" последовательности канавок (рис.7). При такой технологии параметры фокусировки определяют размер канавки, а боковое смещение фокуса (или образца) – период их следования. Эффективное удаление материала со скоростью порядка 0,1 мкм/импульс в ходе сканирования поверхности происходит в рамках механизма фрагментационной абляции через гидродинамический разлет закритического флюида материала [19].
Наконец, существуют режимы, в которых можно реализовать такие условия, когда поверхность окажется или только текстурированной, или наряду с текстурированной структурой будет содержать слабо связанные с ней частицы. Эти условия можно создать, если предварительно нанести на поверхность оптически частично прозрачный слой нанокристаллического гидроксилаппатита (ГАП), а затем, сфокусировав на поверхности титана лазерный луч, менять плотность энергии УКИ. Поверхность может оказаться или только текстурированной (рис.8а), или будет нести на текстуре частично или практически полностью нанесенный слой ГАП (рис.8б,в), или же – только отдельные наночастицы ГАП, слабосвязанные с текстурированной поверхностью (рис.8г) [14]. О составе поверхности можно судить по результатам энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии. Учитывая достижения технологии лазерной наплавки и трехмерной печати, технологию нанесения ГАП можно существенно усовершенствовать.
Таким образом, текущие возможности технологии абляционного ФЛТ позволяют создавать на поверхностях медицинских титановых материалов многомасштабные поверхностные текстуры. При этом, сохраняя кристаллическую структуру отступающего вглубь поверхностного слоя даже в условиях интенсивного абляционного удаления материала на большую глубину, можно осуществлять и наплавку нанокристаллитов гидроксилаппатита с целью повышения биосовместимомости поверхности.
Авторы благодарят сотрудников ФИАН и НИУ "БелГУ", предоставивших материал для иллюстраций, приведенных в статье.
Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки РФ (проект № 02.G25.31.0103) и РФФИ (№ 13-02-01107).
ЛИТЕРАТУРА
Колобов Ю.Р. Технологии формирования структуры и свойств титановых сплавов для медицинских имплантатов с биоактивными покрытиями. – Российские нанотехнологии, 2009, т.11−12, с.69.
Колобов Ю.Р., Дручинина О.А., Иванов М.Б. и др. Формирование пористых комбинированных биоактивных покрытий на титановых сплавах ВТ6 и ВТ16 методом микродугового оксидирования. – Нано- и микросистемная техника, 2009, т.2, с.48.
Бойнович Л.Б., Емельяненко А.М. Гидрофобные материалы и покрытия: принципы создания, свойства и применения. – Успехи химии, 2008, т.77 (7), с.619.
Гарафутдинова М. А., Астахов М.В., Колобов Ю.Р. и др. Методы модификации поверхностей материалов и формирования биоактивных покрытий на медицинских имплантатах (обзор). – Материаловедение, 2013, т.12, с.23.
Vorobyev A.Y., Guo C. Femtosecond laser structuring of titanium implants. – Applied Surface Science, 2007, v.253, p.7272.
Tsukamoto M., Kayahara T., Nakano H., et al. Microstructures formation on titanium plate by femtosecond laser ablation. – Journal of Physics: Conference Series, 2007, v.59, p.666.
Oliveira V., Ausset S., Vilar R. Surface micro/nanostructuring of titanium under stationary and non-stationary femtosecond laser irradiation. – Appl. Surf. Sci., 2009, v.255, p.7556.
Nayak B.K., Gupta M.C. Self-organized micro/nano structures in metal surfaces by ultrafast laser irradiation. – Optics and Lasers in Engineering, 2010, v.48, p.940.
Fadeeva E., Truong V.K., Stiesch M. et al. Bacterial Retention on Superhydrophobic Titanium Surfaces Fabricated by Femtosecond Laser Ablation. – Langmuir, 2011,v.27, p.3012.
Bonse J., Koter R., Hartelt M. et al. Femtosecond laser-induced periodic surface structures on steel and titanium alloy for tribological applications. – Applied Physics A, 2014, DOI 10.1007/s00339-014-8229-2.
Голосов Е.В., Емельянов В.И., Ионин A.A. и др. Фемтосекундная лазерная запись субволновых одномерных квазипериодических наноструктур на поверхности титана. – Письма в ЖЭТФ, 2009, т.90, с.116.
Голосов Е.В., Емельянов В.И., Ионин A.A. и др. Модификация поверхности титана с помощью импульсного лазерного излучения фемтосекундной длительности. – Физика и химия обработки материалов, 2010, т.2, с.10.
Голосов Е.В., Ионин A.A., Колобов Ю.Р. и др. Сверхбыстрая оптика поверхности титана и фемтосекундная лазерная запись одномерных нанорешеток ее рельефа. – ЖЭТФ, 2011, т.140, с.21.
Ionin A.A., Kudryashov S.I., Makarov S.V. et al. Femtosecond laser modification of titanium surface: direct imprinting of hydroxylapatite nanopowder and wettability tuning via surface microstructuring. – Laser Physics Letters, 2013, v.10, p.045605.
Ionin A.A., Kudryashov S.I., Makarov S.V. et al. Sub-100-Nanometer Transverse Gratings Written by Femtosecond Laser Pulses on Titanium Surface. – Laser Physics Letters, 2013, v.10, p.056004.
Ionin A.A, Kudryashov S.I., Makarov S.V. et al. "Heterogeneous" and "homogeneous" mechanisms of microcone formation on titanium surface under UV femtosecond laser irradiation. – Applied Physics A, 2014, DOI: 10.1007/s00339-013-8196-z.
Apostolova T., Ionin A.A., Kudryashov S.I. et al. Self-limited ionization in band-gap renormalized GaAs at high femtosecond laser intensities. – Optical Engineering, 2012, v.51 (12), p.121808.
Ионин A.A., Кудряшов С.И., Макаров С.В. и др. Сверхбыстрая электронная динамика поверхности кремния, возбужденной интенсивным фемтосекундным лазерным импульсом. – Письма в ЖЭТФ, 2012, т.96 (6),с. 413.
Ионин A.A., Кудряшов С.И., Селезнев Л.В. и др. Термическое плавление и абляция поверхности кремния фемтосекундным лазерным излучением. – ЖЭТФ, 2013, т.143, с.403.
Valette S., Audouard E., Le Harzic R. et al. Heat affected zone in aluminum single crystals submitted to femtosecond laser irradiations. – Applied Surface Science, 2005, v.239, p.381.
Ионин A.A., Кудряшов С.И., Лигачев А.Е. и др. Наномасштабная кавитационная неустойчивость поверхности расплава вдоль штрихов одномерных решеток нанорельефа на поверхности алюминия. Письма в ЖЭТФ, 2011, т.94 (4), с.289.
Заявка на патент РФ №2013116605 от 12.04.13. Способ формирования субдифракционной квазирегулярной одно- и двумерной нанотекстуры поверхности материалов и устройство для его осуществления/ Кудряшов С.И., Ионин А.А., Макаров С.В., П.Н. Салтуганов, Л.В. Селезнев.
Ionin A.A, Kudryashov S.I., Makarov S.V. et al. Sunchugasheva, Femtosecond laser fabrication of sub-diffraction nanoripples on wet Al surface in multi-filamentation regime: high-harmonic effects? – Applied Surface Science, 2013, v.282, p.678.
Maier S.A. Plasmonics: Fundamentals and Applications. – Springer, 2007.
электромагнитно-силовой подстройке оптических характеристик материала в течение возбуждающего УКИ [13, 17–18];
поглощению энергии лазерного излучения без влияния абляционного лазерного факела [19];
абляции, проходящей на временах, сопоставимых с временем электрон-решеточной термализации [19], что приводит к малой глубине прогрева мишени на момент абляционного удаления материала [20], (это очень важно для исключения отжига нано- и субмикрокристаллических титановых материалов).
Использование перечисленных возможностей, реализуемых в различных режимах лазерного воздействия, показало интересные результаты. В настоящей работе, представляющей собой обзор оригинальных исследований, приведены результаты ФЛТ поверхности биомедицинских титановых материалов на нано-, субмикро-, микро- и мультимикромасштабах, полученные авторами и их коллегами. Исследования проводились с использованием: стандартной лабораторной фемтосекундной лазерной системы на базе титан-сапфировой активной среды (Старт-248 М, Авеста-Проект: лина волны лазерной генерации – 744 нм, ширина на полувысоте – 12 нм, длительность импульса на полувысоте – 110 фс, энергия в ТЕМ00-моде – до 8 мДж, частота следования – 10 Гц), пригодной для микроскопической демонстрации ФЛТ-эффекта (рис.1) – уникальной фемтосекундной лазерной системы с активной средой на базе волокна, легированного иттербием (Satsuma, Amplitude Systemes: длина волны лазерной генерации – 1030 нм, ширина на полувысоте – 5 нм, длительность импульса на полувысоте – 300 фс, энергия в ТЕМ00-моде – до 10 мкДж, частота следования – 0–1 МГц), обладающей многократно более высокой средней мощностью излучения и потому предназначенной для прототипирования перспективных текстур на площадях в несколько квадратных сантиметров и более (рис.2). ФЛТ осуществлялось слабофокусированными УКИ (линза из стекла К-8 с фокусным расстоянием 70 мм) в режиме сканирования мишеней титановых материалов, расположенных на моторизованной трехмерной трансляционной платформе, с варьированием экспозиции (числа УКИ, падающих в точку) мишени (рис.3).
Суб-100-нанометровые (в общем случае – субволновые) поверхностные нанорешетки с аномальной (рис.4а) или нормальной (рис.4в,г) ориентацией (штрихи параллельны или перпендикулярны вектору поляризации) возникают при слабо подпороговых (по плотности энергии УКИ) условиях многоимпульсной ФЛТ. В то же время как выше порога структурирования поверхности (появления решеток) нормальные решетки на поверхности титана имеют почти на порядок большие периоды, а именно 0,45–0,6 мкм [13] (рис. 4б). Аномальные нанорешетки представляют собой штрихи из полых нанопичков или гребешков (рис.1) [15], как и в случае алюминия [21], возникающих вследствие незаконченной откольной абляции [19]. Субволновые нанорешетки возникают благодаря эффективному возбуждению поверхностного плазмонного резонанса [22] (см. расчеты для алюминия в работе [23]). Это способствует распространению и взаимной интерференции встречных коротковолновых и интенсивных поверхностных плазмонов [24] с формированием стоячей продольной электромагнитной волны. Эффект приводит к уменьшению периода решеток вдвое. Развитая наномасштабная текстура поверхности ведет к увеличению поверхностной энергии материала, из-за чего существенно улучшается ее смачиваемость – измеренные после плазменной очистки контактные углы составляют около 10° или менее.
Аналогично, субволновые поверхностные нанорешетки с нормальной ориентацией и периодом около 100 нм возникают при многоимпульсной ФЛТ влажной поверхности титана [11] (рис.5) и других материалов при сильно превышенных надподпороговых условиях (по плотности энергии УКИ). По-видимому, причина этого также кроется в эффективном возбуждении поверхностного плазмонного резонанса [22]. В данном случае генерация нанорешеток рельефа поверхности протекает более эффективно благодаря нелинейно-оптической генерации в слое жидкости отдельных гармоник и широкополосного интенсивного "белого" излучения фемтосекундной длительности (суперконтинуума) [23]. Излучение, генерируемое суперконтинуумом, поддерживает возбуждение поверхностного плазмонного резонанса даже при существенном изменении оптических постоянных титана в течение возбуждающего УКИ. Высокие пиковые мощности УКИ требуются для создания в жидком слое (еще до линейного фокуса УКИ) множества световых микрофиламентов с высокой интенсивностью электромагнитного излучения и эффективным протеканием нелинейно-оптических процессов [23]. Супергидрофильная наномасштабная текстура, созданная в данном режиме, также развита. Она более выражена при высоких (рис. 5а,б), чем при низких (рис. 5в,г) экспозициях. Отметим, что плазменная очистка перед измерениями смачиваемости in situ не требуется ввиду отсутствия загрязнений поверхности гидрофобными агентами из окружающей среды.
Напротив, при многоимпульсном ФЛТ сухой поверхности титана (при условиях возникновения УКИ с сильно надподпороговыми значениями плотности энергии) возникают квазирегулярные массивы высококонтрастных микроконусов с характерным расстоянием около 5 мкм (рис.6). Эти выводы сделаны согласно данным фурье-анализа.
Вершины микроконусов находятся примерно на уровне исходной поверхности (рис.6б), а сами микроконусы спонтанно растут за счет интенсивной фрагментационной неоднородной ближнепольной абляции по периферии конуса [16]. Ее стимулирует оптическая дифракция УКИ на конусе при попадании аспектного отношения геометрических параметров конуса (высота/диаметр основания) в определенный диапазон. Как результат – максимальный диаметр конусов коррелирует с изменением длины волны лазерного излучения (меньше – для УФ УКИ [16]). А абляция их периферии может проникать очень глубоко (рис.6г). Вместе с тем, глубина прогрева поверхностного слоя под действием УКИ даже в условиях интенсивной абляции материала с его удалением увеличивается до нескольких микрометров (рис.6в). Но благодаря малой длительности импульсов глубина проникновения оказывается субмикронной – порядка 0,3 мкм, что чрезвычайно важно для сохранения "объемной" нанокристаллической или субмикрокристаллической структуры поверхностного слоя титанового материала. Потому что уникальные механические свойства титанового материала связаны с этой структурой [1, 4].
В случаях, когда необходимо обеспечить сверхдифракционные масштабы поверхностных текстур, многоимпульсное ФЛТ проводят жесткофокусированными УКИ в режиме лазерного одно- или двумерного "фрезерования" последовательности канавок (рис.7). При такой технологии параметры фокусировки определяют размер канавки, а боковое смещение фокуса (или образца) – период их следования. Эффективное удаление материала со скоростью порядка 0,1 мкм/импульс в ходе сканирования поверхности происходит в рамках механизма фрагментационной абляции через гидродинамический разлет закритического флюида материала [19].
Наконец, существуют режимы, в которых можно реализовать такие условия, когда поверхность окажется или только текстурированной, или наряду с текстурированной структурой будет содержать слабо связанные с ней частицы. Эти условия можно создать, если предварительно нанести на поверхность оптически частично прозрачный слой нанокристаллического гидроксилаппатита (ГАП), а затем, сфокусировав на поверхности титана лазерный луч, менять плотность энергии УКИ. Поверхность может оказаться или только текстурированной (рис.8а), или будет нести на текстуре частично или практически полностью нанесенный слой ГАП (рис.8б,в), или же – только отдельные наночастицы ГАП, слабосвязанные с текстурированной поверхностью (рис.8г) [14]. О составе поверхности можно судить по результатам энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии. Учитывая достижения технологии лазерной наплавки и трехмерной печати, технологию нанесения ГАП можно существенно усовершенствовать.
Таким образом, текущие возможности технологии абляционного ФЛТ позволяют создавать на поверхностях медицинских титановых материалов многомасштабные поверхностные текстуры. При этом, сохраняя кристаллическую структуру отступающего вглубь поверхностного слоя даже в условиях интенсивного абляционного удаления материала на большую глубину, можно осуществлять и наплавку нанокристаллитов гидроксилаппатита с целью повышения биосовместимомости поверхности.
Авторы благодарят сотрудников ФИАН и НИУ "БелГУ", предоставивших материал для иллюстраций, приведенных в статье.
Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки РФ (проект № 02.G25.31.0103) и РФФИ (№ 13-02-01107).
ЛИТЕРАТУРА
Колобов Ю.Р. Технологии формирования структуры и свойств титановых сплавов для медицинских имплантатов с биоактивными покрытиями. – Российские нанотехнологии, 2009, т.11−12, с.69.
Колобов Ю.Р., Дручинина О.А., Иванов М.Б. и др. Формирование пористых комбинированных биоактивных покрытий на титановых сплавах ВТ6 и ВТ16 методом микродугового оксидирования. – Нано- и микросистемная техника, 2009, т.2, с.48.
Бойнович Л.Б., Емельяненко А.М. Гидрофобные материалы и покрытия: принципы создания, свойства и применения. – Успехи химии, 2008, т.77 (7), с.619.
Гарафутдинова М. А., Астахов М.В., Колобов Ю.Р. и др. Методы модификации поверхностей материалов и формирования биоактивных покрытий на медицинских имплантатах (обзор). – Материаловедение, 2013, т.12, с.23.
Vorobyev A.Y., Guo C. Femtosecond laser structuring of titanium implants. – Applied Surface Science, 2007, v.253, p.7272.
Tsukamoto M., Kayahara T., Nakano H., et al. Microstructures formation on titanium plate by femtosecond laser ablation. – Journal of Physics: Conference Series, 2007, v.59, p.666.
Oliveira V., Ausset S., Vilar R. Surface micro/nanostructuring of titanium under stationary and non-stationary femtosecond laser irradiation. – Appl. Surf. Sci., 2009, v.255, p.7556.
Nayak B.K., Gupta M.C. Self-organized micro/nano structures in metal surfaces by ultrafast laser irradiation. – Optics and Lasers in Engineering, 2010, v.48, p.940.
Fadeeva E., Truong V.K., Stiesch M. et al. Bacterial Retention on Superhydrophobic Titanium Surfaces Fabricated by Femtosecond Laser Ablation. – Langmuir, 2011,v.27, p.3012.
Bonse J., Koter R., Hartelt M. et al. Femtosecond laser-induced periodic surface structures on steel and titanium alloy for tribological applications. – Applied Physics A, 2014, DOI 10.1007/s00339-014-8229-2.
Голосов Е.В., Емельянов В.И., Ионин A.A. и др. Фемтосекундная лазерная запись субволновых одномерных квазипериодических наноструктур на поверхности титана. – Письма в ЖЭТФ, 2009, т.90, с.116.
Голосов Е.В., Емельянов В.И., Ионин A.A. и др. Модификация поверхности титана с помощью импульсного лазерного излучения фемтосекундной длительности. – Физика и химия обработки материалов, 2010, т.2, с.10.
Голосов Е.В., Ионин A.A., Колобов Ю.Р. и др. Сверхбыстрая оптика поверхности титана и фемтосекундная лазерная запись одномерных нанорешеток ее рельефа. – ЖЭТФ, 2011, т.140, с.21.
Ionin A.A., Kudryashov S.I., Makarov S.V. et al. Femtosecond laser modification of titanium surface: direct imprinting of hydroxylapatite nanopowder and wettability tuning via surface microstructuring. – Laser Physics Letters, 2013, v.10, p.045605.
Ionin A.A., Kudryashov S.I., Makarov S.V. et al. Sub-100-Nanometer Transverse Gratings Written by Femtosecond Laser Pulses on Titanium Surface. – Laser Physics Letters, 2013, v.10, p.056004.
Ionin A.A, Kudryashov S.I., Makarov S.V. et al. "Heterogeneous" and "homogeneous" mechanisms of microcone formation on titanium surface under UV femtosecond laser irradiation. – Applied Physics A, 2014, DOI: 10.1007/s00339-013-8196-z.
Apostolova T., Ionin A.A., Kudryashov S.I. et al. Self-limited ionization in band-gap renormalized GaAs at high femtosecond laser intensities. – Optical Engineering, 2012, v.51 (12), p.121808.
Ионин A.A., Кудряшов С.И., Макаров С.В. и др. Сверхбыстрая электронная динамика поверхности кремния, возбужденной интенсивным фемтосекундным лазерным импульсом. – Письма в ЖЭТФ, 2012, т.96 (6),с. 413.
Ионин A.A., Кудряшов С.И., Селезнев Л.В. и др. Термическое плавление и абляция поверхности кремния фемтосекундным лазерным излучением. – ЖЭТФ, 2013, т.143, с.403.
Valette S., Audouard E., Le Harzic R. et al. Heat affected zone in aluminum single crystals submitted to femtosecond laser irradiations. – Applied Surface Science, 2005, v.239, p.381.
Ионин A.A., Кудряшов С.И., Лигачев А.Е. и др. Наномасштабная кавитационная неустойчивость поверхности расплава вдоль штрихов одномерных решеток нанорельефа на поверхности алюминия. Письма в ЖЭТФ, 2011, т.94 (4), с.289.
Заявка на патент РФ №2013116605 от 12.04.13. Способ формирования субдифракционной квазирегулярной одно- и двумерной нанотекстуры поверхности материалов и устройство для его осуществления/ Кудряшов С.И., Ионин А.А., Макаров С.В., П.Н. Салтуганов, Л.В. Селезнев.
Ionin A.A, Kudryashov S.I., Makarov S.V. et al. Sunchugasheva, Femtosecond laser fabrication of sub-diffraction nanoripples on wet Al surface in multi-filamentation regime: high-harmonic effects? – Applied Surface Science, 2013, v.282, p.678.
Maier S.A. Plasmonics: Fundamentals and Applications. – Springer, 2007.
Отзывы читателей
