Numerical simulation of laser interactions with surfaces and nanoparticles - Université Jean-Monnet-Saint-Étienne Accéder directement au contenu
Communication Dans Un Congrès Année : 2023

Numerical simulation of laser interactions with surfaces and nanoparticles

Simulation numérique des interactions laser avec les surfaces et nanoparticules

T E Itina

Résumé

Laser interactions with surfaces and nanoparticles are widely used in numerous fields such as material analysis, nanoparticle formation, 3D laser manufacturing, surface and cancer treatment, etc. Lasers are also promising for tailoring the properties of nano-objects and, in particular, for the synthesis of alloys, core shells, or more complex multi-material nano-objects. Short and ultrashort pulsed laser interactions involve, furthermore, a set of non-linear electronic and ionic processes, phase transitions, mechanical effects, chemical reactions, etc. In addition, when nanoparticles are considered, aggregation, coalescence, or fragmentation play a role thus strongly affecting the optical properties of the resulting materials. In this talk, attention will be focused on multi-scale simulations relying on an interplay between many involved effects. Particularly, combined models were developed to account for laser propagation, energy absorption, local field enhancement, photo-induced free carrier generation, heat transfer, shock wave propagation, and phase transitions. Additionally, recent results of all-atomistic molecular dynamics simulations will be presented. The role of laser parameters and target materials are analyzed. Finally, the main conclusions and perspectives will be presented.
Les interactions laser avec les surfaces et les nanoparticules sont largement utilisées dans de nombreux domaines tels que les matériaux analyse, formation de nanoparticules, fabrication de laser 3D, traitement de surface et de cancer, etc. Les lasers sont également prometteur pour l'adaptation des propriétés des nano-objets et, en particulier, pour la synthèse d'alliages, core shells, ou des nano-objets multi-matériaux plus complexes. Interactions laser pulsées courtes et ultracourtes impliquent, en outre, un ensemble de processus électroniques et ioniques non linéaires, des transitions de phase, des effets, réactions chimiques, etc. De plus, lorsque l'on considère les nanoparticules, l'agrégation, la coalescence, ou la fragmentation jouent un rôle affectant ainsi fortement les propriétés optiques des matériaux résultants. Dans ce parler, l'attention se portera sur des simulations multi-échelles reposant sur une interaction entre de nombreux acteurs effets. En particulier, des modèles combinés ont été développés pour tenir compte de la propagation du laser, de l'absorption d'énergie, amélioration du champ local, génération de porteurs libres photo-induits, transfert de chaleur, propagation des ondes de choc, et les transitions de phase. De plus, les résultats récents de simulations de dynamique moléculaire entièrement atomistiques seront présenté. Le rôle des paramètres laser et des matériaux cibles est analysé. Enfin, les principales conclusions et des perspectives seront présentées.
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Dates et versions

ujm-04183678 , version 1 (25-09-2023)

Identifiants

  • HAL Id : ujm-04183678 , version 1

Citer

T E Itina. Numerical simulation of laser interactions with surfaces and nanoparticles: Numerical simulation of laser interactions with surfaces and nanoparticles. 31st ANNUAL INTERNATIONAL LASER PHYSICS WORKSHOP (July 3-7, 2023), LPHYS'23, Seminar 5: Nonlinear Optics & Spectroscopy, Institute of Physics, London, UK; https://www.lasphys.com/workshops/lasphys23/, Jul 2023, ONLINE (Virtual), France. ⟨ujm-04183678⟩
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