Определение важнейших параметров металла, облученного ультракоротким лазерным импульсом

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Ультракороткие лазерные воздействия с длительностью от нескольких до порядка 1000 световых осцилляций имеют огромное значение в современных науке и технике. Такой импульс переводит металл в возбужденное состояние с горячими электронами: двухтемпературное состояние Te ≫ Ti, где Te, Ti - это температуры электронной и ионной подсистем. При этом меняется коэффициент теплопроводностипо сравнению с хорошо известными справочными значениями. Теплопроводность κ и темп обмена энергией между электронной и ионной подсистемами α - это ключевые параметры 2T модели. До сих пор они остаются плохо изученными. Хотя работ, направленных на их исследование, особенно это касается α, много. В настоящей статье представлены новые теоретико-экспериментальные данные, позволяющие определить κ и α на примере с золотом.

Об авторах

Н. А Иногамов

Институт теоретической физики им. Л. Д. Ландау РАН;Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н. Л. Духова Росатом;Объединенный институт высоких температур РАН

Email: nailinogamov@gmail.com
142432, г. Черноголовка, Московская область, Россия; 127055, г. Москва, Россия; 125412, г. Москва, Россия

В. А Хохлов

Институт теоретической физики им. Л. Д. Ландау РАН;Объединенный институт высоких температур РАН

Email: nailinogamov@gmail.com
142432, г. Черноголовка, Московская область, Россия; 125412, г. Москва, Россия

С. А Ромашевский

Объединенный институт высоких температур РАН

Email: nailinogamov@gmail.com
125412, г. Москва, Россия

Ю. В Петров

Институт теоретической физики им. Л. Д. Ландау РАН

Email: nailinogamov@gmail.com
142432, г. Черноголовка, Московская область, Россия

В. В Жаховский

Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н. Л. Духова Росатом;Объединенный институт высоких температур РАН

Email: nailinogamov@gmail.com
127055, Moscow, Russia; 125412, Moscow, Russia

С. И Ашитков

Объединенный институт высоких температур РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: nailinogamov@gmail.com
125412, г. Москва, Россия

Список литературы

  1. V.V. Temnov, C. Klieber, K.A. Nelson, T. Thomay, V. Knittel, A. Leitenstorfer, D. Makarov, M. Albrecht, and R. Bratschitsch, Nat. Commun. 4, 1468 (2013).
  2. X.W. Wang, A.A. Kuchmizhak, X. Li, S. Juodkazis, O.B. Vitrik, Yu.N. Kulchin, V.V. Zhakhovsky, P.A. Danilov, A.A. Ionin, S. I. Kudryashov, A.A. Rudenko, and N.A. Inogamov, Phys. Rev. Appl. 8(4), 044016 (2017).
  3. R. Fang, A. Vorobyev, and Ch. Guo, Light Sci. Appl. 6, e16256 (2017).
  4. I.N. Saraeva, S. I. Kudryashov, A.A. Rudenko, M. I. Zhilnikova, D. S. Ivanov, D.A. Zayarny, A.V. Simakin, A.A. Ionin, and M. E. Garcia, Appl. Surf. Sci. 470, 1018 (2019).
  5. N.A. Smirnov, S. I. Kudryashov, A.A. Rudenko, A.A. Nastulyavichus, and A.A. Ionin, Laser Phys. Lett. 19(2), 026001 (2022).
  6. V.V. Shepelev, Yu.V. Petrov, N.A. Inogamov, V.V. Zhakhovsky, E.A. Perov, and S.V. Fortova, Optics and Laser Technology 152, 108100 (2022).
  7. N.A. Inogamov, V.V. Zhakhovskii, and V.A. Khokhlov, JETP 127(1), 79 (2018).
  8. M. I. Kaganov, I.M. Lifshitz, and L.V. Tanatarov, Sov. Phys. JETP 4(2), 173 (1957).
  9. S. I. Anisimov, B. L. Kapeliovich, and T. L. Perel'man, Sov. Phys. JETP 39(2), 375 (1974).
  10. Zh. Lin, L.V. Zhigilei, and V. Celli, Phys. Rev. B 77, 075133 (2008).
  11. S.D. Brorson, J.G. Fujimoto, and E.P. Ippen, Phys. Rev. Lett. 59, 1962 (1987).
  12. S.D. Brorson, A. Kazeroonian, J. S. Moodera, D.W. Face, T.K. Cheng, E.P. Ippen, M. S. Dresselhaus, and G. Dresselhaus, Phys. Rev. Lett. 64, 2172 (1990).
  13. T. Juhasz, H.E. Elsayed-Ali, G.O. Smith, C. Su'arez, and W.E. Bron, Phys. Rev. B 48, 15488 (1993).
  14. S.-S. Wellershoff, J. Hohlfeld, J. Guedde, and E. Matthias, Appl. Phys. A 69 (Suppl 1), S99 (1999).
  15. B. J. Siwick, J.R. Dwyer, R.E. Jordan, and R. J.D. Miller, Science 302(5649), 1382 (2003).
  16. R. Ernstorfer, M. Harb, Ch.T. Hebeisen, G. Sciaini, Th. Dartigalongue, and R. J.D. Miller, Science 323(5917), 1033 (2009).
  17. J. Chen, W.-K. Chen, J. Tang, and P.M. Rentzepis, Proceedings of the National Academy of Sciences 108(47), 18887 (2011).
  18. K. Widmann, T. Ao, M.E. Foord, D. F. Price, A.D. Ellis, P.T. Springer, and A. Ng, Phys. Rev. Lett. 92(12), 125002 (2004).
  19. Y. Ping, D. Hanson, I. Koslow, T. Ogitsu, D. Prendergast, E. Schwegler, G. Collins, and A. Ng, Phys. Rev. Lett. 96, 255003 (2006).
  20. T. Ao, Y. Ping, K. Widmann, D. F. Price, E. Lee, H. Tam, P.T. Springer, and A. Ng, Phys. Rev. Lett. 96, 055001 (2006).
  21. Y. Ping, D. Hanson, I. Koslow, T. Ogitsu, D. Prendergast, E. Schwegler, G. Collins, and A. Ng, Phys. Plasmas 15, 056303 (2008).
  22. Z. Chen, B. Holst, S.E. Kirkwood, V. Sametoglu, M. Reid, Y.Y. Tsui, V. Recoules, and A. Ng, Phys. Rev. Lett. 110, 135001 (2013).
  23. S. I. Ashitkov, P. S. Komarov, V.V. Zhakhovsky, Yu.V. Petrov, V.A. Khokhlov, A.A. Yurkevich, D.K. Ilnitsky, N.A. Inogamov, and M.B. Agranat, J. Phys.: Conf. Ser. 774(1), 012097 (2016).
  24. K. Sokolowski-Tinten, Ch. Blome, J. Blums, A. Cavalleri, C. Dietrich, A. Tarasevitch, I. Uschmann, E. Foerster, M. Kammler, M.H. von Hoegen, and D. von der Linde, Nature 422, 287 (2003).
  25. D. S. Ivanov and L.V. Zhigilei, Phys. Rev. B 68, 064114 (2003).
  26. N.A. Inogamov, V.V. Zhakhovskii, S. I. Ashitkov, V.A. Khokhlov, Yu.V. Petrov, P. S. Komarov, M. B. Agranat, S. I. Anisimov, and K. Nishihara, Appl. Surf. Sci. 255, 9712 (2009).
  27. L.V. Zhigilei, Zh. Lin, and D. S. Ivanov, J. Phys. Chem. C 113(27), 11892 (2009).
  28. V.V. Zhakhovskii, K. Nishihara, S. I. Anisimov, and N.A. Inogamov, JETP Lett. 71(4), 167 (2000).
  29. A.K. Upadhyay, N.A. Inogamov, B. Rethfeld, and H.M. Urbassek, Phys. Rev. B 78, 045437 (2008).
  30. N. Medvedev and I. Milov, Phys. Rev. B 102, 064302 (2020).
  31. N. Medvedev and I. Milov, Eur. Phys. J. D 75, 212 (2021).
  32. F. Akhmetov, N. Medvedev, I. Makhotkin, M. Ackermann, and I. Milov, Materials 15(15), 5193 (2022).
  33. M. Z. Mo, Z. Chen, R.K. Li et al. (Collaboration), Science 360(6396), 1451 (2018).
  34. Mianzhen Mo, Zhijiang Chen, and Siegfried Glenzer, MRS Bulletin 46(08) (2021).
  35. J.M. Molina and Th.G. White, Inclusion of energy loss in models of laser-irradiated gold films via classical molecular dynamics, in 2021 IEEE International Conference on Plasma Science (ICOPS) (2021), p. 1; 10.1109/ICOPS36761.2021.9588426.
  36. J.M. Molina and T.G. White, Matter and Radiation at Extremes 7(3), 036901 (2022).
  37. M. Arefev, M. Shugaev, and L. Zhigilei, Sci. Adv. 8, eabo2621 (2022).
  38. X.Y. Wang, D.M. Riffe, Y. S. Lee, and M.C. Downer, Phys. Rev. B 50, 8016 (1994).
  39. P.B. Allen, Phys. Rev. Lett. 59, 1460 (1987).
  40. Yu.V. Petrov, N.A. Inogamov, and K.P. Migdal, JETP Lett. 97(1), 20 (2013).
  41. K.P. Migdal, Y.V. Petrov, and N.A. Inogamov, SPIE Proceedings 9065, 906503 (2013).
  42. K.P. Migdal, Yu.V. Petrov, D.K. Il'nitsky, V.V. Zhakhovsky, N.A. Inogamov, K.V. Khishchenko, D.V. Knyazev, and P.R. Levashov, Appl. Phys. A 122, 408 (2016).
  43. K.P. Migdal, D.K. Il'nitsky, Yu.V. Petrov, and N.A. Inogamov, J. Phys.: Conf. Seri. 653, 012086 (2015).
  44. N.A. Inogamov and Yu.V. Petrov, JETP 110(3), 446 (2010).
  45. D.V. Knyazev and P.R. Levashov, Comput. Mater. Sci. 79, 817 (2013).
  46. Yu.V. Petrov, K.P. Migdal, D.V. Knyazev, N.A. Inogamov, and P.R. Levashov, J. Phys.: Conf. Ser. 774(1), 012103 (2016).
  47. N.A. Smirnov, Phys. Rev. B 106, 024109 (2022).
  48. Yu.V. Petrov, N.A. Inogamov, S. I. Anisimov, K.P. Migdal, V.A. Khokhlov, and K.V. Khishchenko, J. Phys. Conf. Ser. 653, 012087 (2015).
  49. N.A. Inogamov, V.V. Zhakhovskii, and V.A. Khokhlov, JETP 120(1), 15 (2015).
  50. A.V. Bushman, G. I. Kanel', A. L. Ni, and V.E. Fortov, Intense dynamic loading of condensed matter, Taylor & Francis, Washington, D.C. (1993).
  51. K.V. Khishchenko, S. I. Tkachenko, P.R. Levashov, I.V. Lomonosov, and V. S. Vorobev, Int. J. Thermophys. 23(5), 1359 (2002).
  52. I.V. Lomonosov, Laser and Particle Beams 25, 567 (2007).
  53. Yu.V. Petrov, K.P. Migdal, N.A. Inogamov, and V.V. Zhakhovsky, Appl. Phys. B 119(3), 401 (2015).
  54. С.И. Ашитков, Н.А. Иногамов, П.С. Комаров, Ю. В. Петров, С.А. Ромашевский, Д.С. Ситников, Е.В. Струлёва, В.А. Хохлов, Теплофизика высоких температур 60, 218 (2022).
  55. A. Block, M. Liebel, R. Yu, M. Spector, Y. Sivan, F. J. Garc'ıa de Abajo, and N. F. van Hulst, Sci. Adv. 5(5), eaav8965 (2019).
  56. P.M. Norris, A.P. Caffrey, R. J. Stevens, J.M. Klopf, J.T. McLeskey, and A.N. Smith, Rev. Sci. Instrum. 74(1), 400 (2003).
  57. E. L. Radue, J.A. Tomko, A. Giri, J. L. Braun, X. Zhou, O.V. Prezhdo, E. L. Runnerstrom, J.-P. Maria, and P.E. Hopkins, ACS Photonics 5(12), 4880 (2018).
  58. P.E. Hopkins, J.M. Klopf, and P.M. Norris, Appl. Opt. 46(11), 2076 (2007).
  59. P.E. Hopkins and P.M. Norris, Appl. Surf. Sci. 253(15), 6289 (2007).
  60. P. Jiang, X. Qian, and R. Yang, J. Appl. Phys. 124(16), 161103 (2018).
  61. N.A. Inogamov, V.V. Zhakhovskii, S. I. Ashitkov, Yu.V. Petrov, M. B. Agranat, S. I. Anisimov, K. Nishihara, and V.E. Fortov, JETP 107(1), 1 (2008).
  62. B. J. Demaske, V.V. Zhakhovsky, N.A. Inogamov, and I. I. Oleynik, Phys. Rev. B 82, 064113 (2010).

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2023

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».