Una comparación termodinámica de las geometrías de nanotip y nanoblade para la emisión por campo láser ultrarrápido a través del método de elementos finitos
Autores: Mann, Joshua; Rosenzweig, James
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Ciencias Naturales y Subdisciplinas
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Citaciones: Sin citaciones
La emisión de campos láser fuertes de metales es un área de estudio en crecimiento, debido a sus aplicaciones en cátodos de alta luminosidad y potencialmente como fuente de generación de armónicos altos. Los cátodos plasmonicos nanopatrónados localizan y mejoran los campos láser incidentes, reduciendo el tamaño del punto y aumentando la densidad de corriente. Los experimentos han demostrado que la estructura de nanolámina supera a las nanotip en los campos máximos alcanzados antes de que se produzca daño. Con campos superficiales más intensos vienen emisiones más brillantes, por lo que investigar las propiedades termomecánicas de estas estructuras es crucial en su caracterización. Estudiamos, utilizando el método de elementos finitos, las temperaturas de electrones y de red para diversas geometrías, así como los ángulos de apertura, los campos superficiales máximos y los radios de curvatura de los vértices. Aunque subestimamos la energía depositada en la red aquí, una comparación de las geometrías sigue siendo útil para entender por qué una estructura funciona mejor que la otra. Encontramos que el ángulo de apertura, y no la dimensionalidad de la estructura, es lo que determina principalmente el rendimiento térmico de estas estructuras.
Descripción
La emisión de campos láser fuertes de metales es un área de estudio en crecimiento, debido a sus aplicaciones en cátodos de alta luminosidad y potencialmente como fuente de generación de armónicos altos. Los cátodos plasmonicos nanopatrónados localizan y mejoran los campos láser incidentes, reduciendo el tamaño del punto y aumentando la densidad de corriente. Los experimentos han demostrado que la estructura de nanolámina supera a las nanotip en los campos máximos alcanzados antes de que se produzca daño. Con campos superficiales más intensos vienen emisiones más brillantes, por lo que investigar las propiedades termomecánicas de estas estructuras es crucial en su caracterización. Estudiamos, utilizando el método de elementos finitos, las temperaturas de electrones y de red para diversas geometrías, así como los ángulos de apertura, los campos superficiales máximos y los radios de curvatura de los vértices. Aunque subestimamos la energía depositada en la red aquí, una comparación de las geometrías sigue siendo útil para entender por qué una estructura funciona mejor que la otra. Encontramos que el ángulo de apertura, y no la dimensionalidad de la estructura, es lo que determina principalmente el rendimiento térmico de estas estructuras.