КАРТОЧКА ПРОЕКТА,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ


Номер 14-19-01599

НазваниеФемтосекундное лазерное плавление, кавитация и абляция в трехмерной геометрии

РуководительАнисимов Сергей Иванович, Доктор физико-математических наук

Организация финансирования, регионФедеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теоретической физики им. Л.Д. Ландау Российской академии наук, Московская обл

Года выполнения при поддержке РНФ 2014 - 2016  , продлен на 2017 - 2018. Карточка проекта продления (ссылка)

КонкурсКонкурс 2014 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 09 - Инженерные науки, 09-202 - Теплофизические свойства веществ и материалов, в том числе в экстремальных состояниях

Ключевые словалазерная абляция, тонкие пленки, LIFT, наноджеты, наночастицы, плазмоны

Код ГРНТИ29.19.16


СтатусУспешно завершен


 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ


Аннотация
Явления, вызванные ультракороткими лазерными импульсами (УКЛИ), представляют большой практический интерес, поскольку они представляют основу современных технологий микроэлектроники, метаоптики, биомедицины и других важных приложений, см. более подробное изложение в приложенном файле 3D.fs-ablation---Application-to-RSCF.pdf. История термомеханической абляции началась с работ [Sokolowski-Tinten et al., "Transient States of Matter during Short Pulse Laser Ablation", PRL 81, 224 (1998)]; [Иногамов и др., "Разлет вещества, нагретого ультракоротким лазерным импульсом", Письма ЖЭТФ 69, 284 (1999)], в которых было показано, что загадочное явление множащихся во времени колец Ньютона, не дававшее покоя исследователям в 90-е годы, объясняется игрой термодинамических и гидродинамических эффектов. Главная цель проекта - решение важнейших, трудных, принципиально новых проблем. Они связаны с учетом трехмерных (3D) эффектов. Будет выяснено, как устроен край кратера. Именно здесь происходит отрыв откольного купола от мишени. Остаются поразительные нитевидные (диаметр нити порядка единиц нм, длина микроны) следы этого отрыва, обнаруженные в неопубликованных экспериментах 2013 г., выполненных под руководством А.Я. Фаенова в Kansai Photon Science Institute, Япония (Фаенов и его группа входят в состав участников данной заявки). Будет решена проблема малых кратеров, которые формируются при острой фокусировке на дифракционном пределе. Будут рассмотрены пленочные мишени разной толщины, облучаемые на дифракционном пределе. Будет рассмотрена сложнейшая проблема формирования поверхностных структур. Она исключительно важна для приложений. В нашем подходе впервые будут учтены: неодномерное растекание тепла и неодномерная гидродинамика. Будут созданы дислокационные модели, описывающие поведение металлов под высокой нагрузкой, вызванной воздействием УКЛИ. Будет рассмотрена абляция в твердые и жидкие среды. Эти среды прозрачны для греющего лазерного импульса. Проблема имеет исключительное значение для понимания процессов фабрикации наночастиц - процесса, который имеет огромное прикладное значение. Ранее исследователи рассматривали абляцию в вакуум или газ, которые принципиально отличаются от абляции в конденсированные среды. Будет изучено воздействие ультракороткого импульса на наночастицы в вакууме или в конденсированной среде. При этом впервые мы учтем в двухтемпературном случае плавление, нуклеацию и фазовые переходы в самой наночастице и в окружающей её конденсированной среде.

Ожидаемые результаты
Как сказано в п. 1.4, физика воздействия ультракоротких импульсов является важной в прикладном и фундаментальном отношениях. В виду значимости проблемы над ней трудятся много сильных научных коллективов. Проблемы, которые будут решены с помощью данного проекта РНФ, существенны, перспективны и сложны. Очень трудны вопросы трехмерной (3D) геометрии. Первый 3D-вопрос связан с неоднородностью распределения интенсивности греющего излучения по поверхности мишени и чрезвычайно резкой зависимостью термомеханической реакции среды на локальную величину интенсивности в окрестности порога абляции по этой интенсивности. Такое обострение реакции на величину интенсивности понятно, поскольку от вариации в несколько процентов зависит, оторвется данный кусочек конденсированной среды от мишени или удержится на мишени (порог абляции, порог отрыва). В недавних экспериментах, проведенных в Kansai Photon Science Institute (KPSI), Kyoto, Japan, видят чрезвычайно длинные (более микрона) нитевидные структуры, формирующиеся после импульса в краевой зоне лазерного кратера. Соответствующая группа KPSI работает под руководством Фаенова А.Я. В данном проекте исследования выполняются в сотрудничестве с группой Фаенова. Требуется выполнить расчеты, провести сопоставление с экспериментом и понять это явление. Трудности связаны с тем, что двухтемпературные гидродинамические коды работают в одномерном приближении. Двумерные коды имеются, но в них нет учета двухтемпературной физики. В молекулярной динамике учет неоднородности требует огромного, недостижимого на сегодня увеличения масштаба молекулярно-динамической системы. С помощью комбинации гидродинамических и молекулярно-динамических подходов и масштабирования данная проблема будет решена. Результат будет опубликован в научном журнале с высоким рейтингом. Во-вторых, будет решена проблема малых по размерам кратеров, которые получаются при фокусировке на дифракционном пределе. Задача будет решена в двух качественно различных случаях: (a) глубина прогрева меньше толщины мишени и (b) глубина прогрева больше, чем толщина пленки металла на стеклянной пластинке. Задача (b) представляет огромный интерес для технологий LIFT (laser induced forward transfer) и LIBT (laser induced backward transfer); см. статьи в wikipedia, где описаны приложения технологии LIFT. В LIFT греющий пучок освещает пленку, находящуюся на прозрачной пластинке, через пластинку. При этом отделение и полет пленки идет в направлении лазерного пучка (поэтому перенос вещества происходит вперед, forward transfer). Наоборот, в LIBT лазер освещает пленку со стороны пленки. При этом кусочек пленки отрывается и летит в сторону, откуда пришел лазерный пучок. Хотя приложений лазерного "печатания" (из перенесенных кусочков формируется заданная "мозаика" на ресивере, поэтому говорится о "печати" на поверхности ресивера) много, до сих пор нет теоретического объяснения явления. Эта задача будет решена. В результате появится возможность влиять на параметры LIFT/LIBT, не прибегая к сериям дорогостоящих опытов. Результат будет опубликован в научном журнале с высоким рейтингом. В-третьих, важнейшей для приложений и теории является проблема понимания и описания "многовыстрельного" (multi-shot) режима. Требуется исследовать процесс формирования и эволюции поверхностных структур под действием последовательности ультракоротких лазерных воздействий. Хотя в очень многих опытах в разных лазерных лабораториях в течение уже десятков лет существование таких процессов зафиксировано, объяснений ему до сих пор не найдено. Обычно говорят о резонансном взаимодействии падающей электромагнитной волны с поверхностными плазмонами. Но как быть с нижеследующими обстоятельствами (1-3)? (1) Нами было показано, что выше порога абляции структуры на облученной поверхности образуются даже на идеальной (бездефектной) грани кристалла. Между тем, для возникновения поверхностной электромагнитной волны необходимы первичные неоднородности поверхности. (2) В опытах наблюдаются структуры масштабами на порядок меньше, чем длина волны падающего излучения. Тогда как, согласно теории с взаимодействующими падающей и поверхностной электромагнитными волнами, неоднородности должны представлять собой желобки, перпендикулярные вектору поляризации. Расстояние между соседними желобками должно быть примерно равно длине электромагнитной волны. Это масштаб порядка микрона. (3) Как объяснить формирование структур с морфологией далекой от периодических желобков? В связи с последним обстоятельством ряд исследователей развивают синергетические теории, они говорят о самоорганизации, сходстве желобковых структур с застывшими волнами на поверхности песчаных дюн и т.п. Но при этом они уходят от внятной физики в сторону изучения причудливых решений феноменологических нелинейных уравнений. Наверно, такое описание имеет право на существование. Альтернативная картина была предложена нашей группой, см. Жаховский, Иногамов, Nishihara, "Новый механизм формирования нанорельефа поверхности, облучённой фемтосекундным лазерным импульсом", Письма ЖЭТФ, т. 87(8), 491-496 (2008); Ашитков, Иногамов, Жаховский и др., "Образование нанополостей в поверхностном слое алюминиевой мишени при воздействии фемтосекундных лазерных импульсов", Письма ЖЭТФ, т. 95(4), 192-197 (2012). Такое описание снимает проблемы с формированием поверхностных структур после единичного воздействия на абсолютно гладкую поверхность - бездефектную грань кристалла. Но как быть, если воздействия повторяются? В этой ситуации выше порога абляции поверхность перед вторым и последующими выстрелами сильнейшим образом возмущена. Пространственный масштаб возмущений порядка глубины прогрева $d_T.$ Глубина прогрева примерно на порядок меньше длины волны света. Надо решать неодномерную (пространственную) задачу о поглощении энергии и о двухтемпературной, теплопроводностной и гидродинамической стадиях. Эта труднейшая задача будет решена в рамках проекта РНФ. Решение состоит из трех этапов. (a) Рассчитывается суммарное поле падающей волны и плазмонов, зацепленных за неоднородности. Определяется неоднородная диссипация в скин-слое неровной поверхности. (b) Решается пространственная задача о двухтемпературной теплопроводности и двухтемпературной релаксации с неоднородным по поверхности источником тепла, сосредоточенным в тонком скин-слое. Нас интересует случай, когда мощность источника достаточна для плавления. (c) Наконец, решается задача о гидродинамическом движении, порожденном нагревом. На поздних стадиях теплоотвод из расплава приводит к рекристаллизации жидкой фазы. Затвердевание фиксирует гидродинамические неоднородности, созданные гидродинамическим движением. Все три задачи решаются согласовано. Это трудная 3D проблема с неоднородным поглощением и двухтемпературной гидродинамикой. Результаты ее решения будут опубликованы в научном журнале с высоким рейтингом. Выше упоминались приложения, для которых важны поверхностные структуры. Таких приложений много. Одна из самых современных это SERS (Surface-enhanced Raman spectroscopy, см. wikipedia). Поверхностные наноструктуры на много порядков усиливают Рамановский сигнал. Это позволяет поднять чувствительность до предела, когда становится возможным улавливать сигнал от отдельных молекул. Другие проблемы, которые будут решены, включают (I) адаптацию модели Прандтля-Райса и дислокационной модели на случай быстрого нагрева с двухтемпературной стадией. На этой основе будет изучено взаимодействие акустической волны с фронтом плавления и эволюция волны сжатия при ее дальнейшем распространении. Это позволит расшифровать сигналы, которые получают в лазерных опытах. Результат будет опубликован в научном журнале с высоким рейтингом. (II) Будет рассмотрено торможение продуктов абляции металлов конденсированными средами. Речь идет об абляции в прозрачные твердые или жидкие среды. Греющий пучок проникает через эти среды и сильно нагревает металл, поглощающий лазерную энергию. Под действием этого нагрева начинается абляция - разлет нагретого вещества. Окружающая среда останавливает разлет. Фрагменты нагретого вещества (наночастицы), образовавшиеся при разрушении металла или в результате конденсации паров, застревают в тормозящей среде. Как говорилось, описание процесса образования наночастиц и их сохранении в окружающей среде важно для приложений. Результат будет опубликован в научном журнале с высоким рейтингом. (III) Будет решена важная проблема о последствиях облучения ультракоротким импульсом наночастиц, окруженных газом или прозрачной конденсированной средой. Будет создан соответствующий двухтемпературный гидрокод с учетом всего спектра неравновесных явлений в наночастице и окружающей ее среде. Всего по результатам работы за 2014 год будут опубликованы четыре работы в научных журналах с высоким рейтингом.


 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ


Аннотация результатов, полученных в 2014 году
Решена проблема, связанная с формированием наноструктур при облучении тонких пленок ультракоротким лазерным импульсом (УКЛИ) с предельно малым пятном освещения (порядка длины волны света, дифракционный предел). Впервые выяснены механизмы деламинации пленки от подложки, полета пленки и формирования куполообразного нанобампа (выпучивания пленки) с застывшей струей на вершине. Явление имеет широкий круг приложений в технике лазерного переноса вещества, дозированного производства наночастиц, структурирования, для микроэлектроники и наноплазмоники [1,3,4,6]. Впервые решена задача о динамике тонкой пленки на подложке под действием УКЛИ [1,3,6]. Вычислены коэффициент отражения и фаза отраженного диагностического сигнала, который пребывает с заданой задержкой на облученную пленку на подложке. Разработана и направлена в печать [5] аппроксимация уравнения состояния золота с возбужденными электронами (двухтемператрная система с горячими электронами и холодными ионами). Впервые эти удобные для работы аналитические аппроксимации учитывают не только вариацию электронной и ионной температур, но и зависимость от плотности. Данные аппроксимации опираются на серию квантовых расчетов, проведенных методом функционала плотности для золота в двухтемпературном состоянии. Впервые выполнены измерения и соответствующие оценки излучения металлов в двухтемпературном состоянии [2], порожденном воздействием короткого (7 пс) лазерного импульса с мягким рентгеновским квантом (энергия кванта 89.3 эВ). Выполнены работы по разработке двумерного гидрокода и двумерного кода для решения двухтемпературной задачи теплопроводности. Результаты готовятся к публикации. Выполнен также ряд других работ. Публикации в рамках проекта РНФ 14-19-01599 [1] Н.А. Иногамов, В.В. Жаховский, "Формирование наноразмерных струек и капель ультракоротким лазерным импульсом при фокусировке на дифракционном пределе", Письма ЖЭТФ Т. 93, В. 1, С. 6-12 (2014). [2] M. Ishino, N. Hasegawa, M. Nishikino, T. Pikuz, I. Skobelev, A. Faenov, N. Inogamov, T. Kawachi, and M. Yamagiwa, «Very low electron temperature in warm dense matter formed by focused picosecond soft x-ray laser pulses,» J. Appl. Phys. V. 116, 183302 (2014). [3] Иногамов Н.А., Жаховский В.В., Хохлов В.А., “Струеобразование при отрыве металлоической пленки от подложки в результате воздействия фемтосекундного лазерного импульса,” готовится к печати (ЖЭТФ г., том 147, выпуск 1, стр. 20). [4] N.A. Inogamov, V .V. Zhakhovsky, N. Hasegawa, M. Nishikino, M. Yamagiwa, M. Ishino, M.B. Agranat, S.I. Ashitkov, A.Ya. Faenov, V.A. Khokhlov, D.K. Ilnitsky, T.A. Pikuz, S. Takayoshi, T. Tomita, T. Kawachi, “Three-dimensional hydrodynamics driven by ultrashort laser pulse,” Applied Physics B (sent to J.) [5] Yu.V. Petrov, K.P. Migdal, N.A. Inogamov, V.V. Zhakhovsky, "Two-temperature equation of state for aluminum and gold with electrons excited by a ultrashort laser pulse," Applied Physics B (sent to J.) [6] Иногамов Н.А., Жаховский В.В., Хохлов В.А., Хищенко К.В., Петров Ю.В., Ильницкий Д.К., Мигдал К.П., "Роль геометрических параметров при фемтосекундной лазерной абляции," готовится к публикации в электронном журнале "Физико-химическая кинетика в газовой динамике" (2015). Дополнительная литература [7] C. Unger, J. Koch, L. Overmeyer, and B.N. Chichkov, “Time-resolved studies of femtosecond-laser induced melt dynamics,” Optics Express V. 20, N. 22, 24864 (2012). [8] Y. Nakata, N. Miyanaga, and T. Okada, “Effect of pulse width and fluence of femtosecond laser on the size of nanobump array,” Appl. Surf. Sci. V. 253, P. 6555–6557 (2007). [9] Емельянов В.И., Заярный Д.А., Ионин А.А., Киселева И.В., Кудряшов С.И., Макаров С.В., Нгуен Ч.Т.Х., Руденко А.А., «Наномасштабная гидродинамическая неустойчивость расплава при абляции тонкой пленки золота фемтосекундным лазерным импульсом,» Письма ЖЭТФ Т. 99, В. 9, С. 601-605 (2014). [10] С.И. Анисимов, В.В. Жаховский, Н.А. Иногамов, К. Нишихара, А.М. Опарин, Ю.В. Петров, «Разрушение твердой пленки в результате действия ультракороткого лазерного импульса,» Письма ЖЭТФ Т. 77, В. 11, С. 731-736 (2003). [11] B.J. Demaske, V.V. Zhakhovsky, N.A. Inogamov, I.I. Oleynik, «Ablation and spallation of gold films irradiated by ultrashort laser pulses,» Phys. Rev. B V. 82, 064113 (2010). [12] {\it http://elk.sourceforge.net} [13] H.J. Monkhorst, J.D. Pack. ``Special points for Brillouin-zone integrations'', Phys. Rev. B13, 5188, 1976. [14] J.P. Perdew, K. Burke, M. Ernzerhof. ``Generalized gradient approximation made simple'', Phys. Rev. Lett., 77, No 18, 3865-3868, 1966. [15] V. Recoules, J. Clerouin, G. Zerah et al. ``Effect of Intense Laser Irradiation on the Lattice Stability of Semiconductors and Metals'', Physical Review Letters, 96, 055503,1-4, (2006). [16] D. L. Heinz, R. Jeanloz, Journal of Applied Physics, 55, 885-893, (1984). [17] A. Dewaele, M. Torrent, P. Loubeyre et al. Physical Review B, 78, 104102,1-13, (2008). [18] С. В. Стариков, В. В. Стегайлов, Г. Э. Норман и др. Письма в ЖЭТФ, 93, 11, 719-725, (2011). [19] Г. Э. Норман, С. В. Стариков, В. В. Стегайлов. ЖЭТФ, 141, 5, 910-918, (2012). [20] Fourment C., Deneuville F., Descamps D, et al. Physical Review B, 89, 161110,1-5, (2014). [21] L. H. Thomas. Proc. Cambridge Philos. Soc., 23, 542, (1987). [22] J. K. Lindhard. Dan. Vidensk. Selsk. Mat. Fys. Medd., 28, 8, (1954). [23] J. Hubbard. Proc. R. Soc. London Ser. A, 243, 336, (1957). [24] K. S. Singwi, M.P. Tosi et al. Physical Review, 176, 589, (1968).

 

Публикации

1. Иногамов Н. А., Жаховский В. В., Хохлов В. А. Струеобразование при отрыве металлической пленки от подложки в результате воздействия фемтосекундного лазерного импульса Журнал экспериментальной и теоретической физики, - (год публикации - 2014).

2. Иногамов Н. А., Жаховский, В. В. Формирование наноразмерных струек и капель ультракоротким лазерным импульсом при фокусировке на дифракционном пределе Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики, Т. 93, В. 1, С. 6-12 (год публикации - 2014).

3. Ишино М., Хасегава Н., Нишикино М. Пикуз Т., Скобелев И., Фаенов А., Иногамов Н., Кавачи Т., Ямагива М. Very low electron temperature in warm dense matter formed by focused picosecond soft x-ray laser pulses Journal of Applied Physics, V. 116, P. 183302,1-6 (год публикации - 2014).


Аннотация результатов, полученных в 2015 году
Лазерные технологии имеют огромное значение для современной науки и производства. Важное лазерное направление связано со структурированием поверхности, поскольку структурирование позволяет управлять фундаментальными характеристиками поверхности: меняются оптические свойства, например, спектральная зависимость коэффициента поглощения (а следовательно, цвет); в широких пределах можно варьировать смачиваемость (приложения в трибологии, медицине); изменяются химические характеристики (стойкость к коррозии, каталитическая активность), микротвердость и др. Многие годы происхождение структур связывали только с интерференцией между падающей электромагнитной волной и поверхностными плазмонами. Новый механизм формирования структур был описан в работах нашего коллектива, предшествовавших гранту 14-19-01599 РНФ на 2014-2016 гг., см.: Жаховский и др., Письма ЖЭТФ, т. 87, с. 491 (2008); Ашитков и др., ibid, т. 95, с. 192 (2012); Inogamov et al., J. Phys. Conf. Ser. v. 510, 012041 (2014). Механизм простой. В случае ультракороткого лазерного импульса эти структуры представляют собой замороженную нанопену, которая образуется в результате последовательного протекания трех процессов. Во-первых, нуклеация в поверхностном слое расплава под действием растягивающих напряжений. Во-вторых, в режиме инерционного разлета вспененного слоя имеет место инфляция (раздувание) и разрушение растянутой нанопены. Динамика нанопены определяется инерцией и поверхностным натяжением. В-третьих, быстрая рекристаллизация слоя расплава и пены фиксирует путем затвердевания остатки пены на разных стадиях разрушения. При этом характерный размер структур вдоль поверхности порядка толщины слоя прогрева ~ 0.1 мкм. Охлаждение фиксирует твердую поверхность. Отсюда следует вывод о том, что управлять формированием пены можно, регулируя теплоотвод за счет, скажем, толщины холодного подстилающего слоя и/или теплопроводности. При малых толщинах и, соответственно, при малой теплоемкости холодного слоя темп затвердевания уменьшается. Тогда, в силу увеличения времени существования в состоянии расплава, у поверхностного натяжения появляется шанс на подавление возмущений границы жидкой фазы. В настоящем гранте исследуется важный для приложений (2D фотонные кристаллы, наноплазмоника, SERS, усиление фотолюминесценции, LIFT) случай, когда структуры формируются из тонкой металлической пленки, напыленной на поверхность диэлектрической или полупроводниковой подложки. Тонкой здесь называется пленка, толщина которой меньше толщины слоя прогрева лазером. В золоте, меди и алюминии эта толщина составляет несколько толщин скин-слоя для оптических частот. В указанном случае (при умеренных вложениях лазерной энергии в пленку и слабой адгезии между пленкой и подложкой) вместо термо-флуктуационной нуклеации, происходящей в толще металла, имеет место отслоение пленки от подложки. В результате отслоившаяся и летящая, удаляясь от подложки, пленка образует куполообразное вздутие, которое естественно назвать оболочкой, пузырем или, следуя английской терминологии, бампом. Контакт пленка-подложка гладкий. Соответственно откольная (имеется в виду откол пленки от подложки) куполообразная оболочка является гладкой. В этом отличие данной оболочки от откольной оболочки в случае объемной мишени, когда откольная оболочка образуется в результате термо-флуктуационной нуклеации и поэтому имеет существенные возмущения по толщине (что ускоряет процессы разрушения). Нано или микро бампы формируются остро сфокусированным на дифракционном пределе пучком. Они имеют размеры вдоль поверхности от нескольких мкм до долей мкм в зависимости от длины волны лазера. Проведенные за отчетный период исследования позволили полностью описать физику формирования бампа. В качественном отношении ситуация здесь оказалась сходной с той, в которой возникают хаотические поверхностные структуры, стартующие от термофлуктуаций (они упомянуты выше). Во-первых, важную роль опять играют напряжения, растягивающие и разрывающие контакт пленка-подложка. Во-вторых, бамп из расплавленного металла надувается (растет объем полости внутри) при полете по инерции. В-третьих, торможение полета происходит за счет капиллярных сил. В-четвертых, рекристаллизация фиксирует финальную форму бампа. За год удалось создать адекватную физическую модель и набор компьютерных кодов, которые позволили понять значение каждого из перечисленных процессов. Результаты опубликованы или приняты в печать в работах [1-4] и доложены на конференциях 2015 года: IIEFM-2015 (Эльбрус), SCCM (Tampa, USA), PIERS (Prague, Czech Republic), COLA (Australia), International Conference on Computer Simulation in Physics and beyond (ICCSP, Moscow), EMN.ultrafast (Las Vegas, USA), Scientific-Coordination Workshop "Non-ideal Plasma Physics" (NPP, Moscow). Кроме того, посланы в печать работы [9-13]. Вернемся к приложениям, в которых используются одиночные уединенные структуры (бампы) или 2D массивы из них. Определенным образом расположенная группа бампов (решетка плюс дефекты) является 2D фотонным кристаллом (применение в нанофотонике). Требуется придать форме бампа определенные нанометровые детали (утолщение на вершине, струя или струя определенной длины с каплей), чтобы такое возмущение пленки служило в качестве плазмонной антенны (приложение в наноплазмонике). Перспективными представляются технологии, в которых система бампов, созданных фемтосекундным импульсом, обрабатывается дополнительно ионным пучком или путем химического травления. Такими способами можно смыть первичную пленку и оставить на диэлектрической или полупроводниковой подложке только элементы бампов. Нанодетали бампа размерами в десятки нанометров ответственны за создание "горячих точек" - пятен усиления внешнего ЭМ поля. Таким образом внешнее поле, падающее на бамп, может быть усилено по порядку величины. Этот эффект применяется в устройствах SERS (Surface Enhanced Raman Scattering) и для усиления фотолюминесценции. Соответствующие устройства представляют собой сверхчувствительные датчики химического состава. Дело в том, что рамановский сигнал пропорционален четвертой степени ЭМ поля. Поэтому даже одиночные молекулы, попавшие в "горячее пятно" могут быть обнаружены. Другое направление связано с лазерной печатью и производством наночастиц. Это технологии LIFT или LIBT (Laser Induced Forward/Backward Transfer). Бамп служит источником капли - наночастицы (НЧ) размером десятки, сотни нанометров. Это может быть одиночная НЧ или две, три или группа НЧ. Лазерными средствами (фокусировка, энергия в пичке) и толщиной пленки можно регулировать распределение по размерам и угловую поляру вылета НЧ. Как следует из наших исследований, проведенных в 2015 г. [1-4,9-13], в случае одиночной НЧ эта НЧ вылетает в строго заданном направлении с ничтожным угловым разбросом (приложение - лазерный принтер). Наоборот, в случае нанопен НЧ много и угловое распределение широкое - часть НЧ даже возвращается назад на поверхность. Для понимания и количественного описания лазерного эксперимента необходимы современные физические модели, вычислительные алгоритмы и мощные компьютеры. В нашем гранте в 2015 г., построенном на сочетании и дополнении вычислительных средств, этому уделялось основное внимание. Созданы наново или приспособлены к условиям задачи о нанобампе комбинации алгоритмов и кодов. Для описания двухтемпературной (2Т) физики применяются квантовомеханические программы, описывающие конденсированную среду из первых принципов, и программы решения кинетического уравнения при произвольных (относительно энергии Ферми) электронных температурах (2Т стадия образует основу, стартовую площадку для всех последующих стадий). Эти программы применяются в сочетании с 2Т гидродинамическими (ГД) программами и в сочетании с молекулярно-динамическими (МД) программами; 2Т результаты за 2015 г. были представлены на конференциях (Эльбрус, SCCM, PIERS, COLA, NPP) и в работах [5-7,14]. Были выполнены работы по созданию ГД вычислительных моделей, учитывающих упругость твердой фазы и пластические эффекты. Разработаны новые потенциалы межатомного взаимодействия для воды и железа. Они специально предназначены для МД расчетов в условиях высоких темпов деформаций высокой амплитуды, см. [15,16] (доклады на конференциях: Эльбрус, SCCM). Разработка межатомных потенциалов взаимодействия - это исключительно тонкая и важная работа, требующая высокого искусства и огромных усилий. В принципе, такая "продукция" цитируется высоко, поскольку применяется многими пользователями МД приложений. МД и ГД подходы, оба, имеют существенные ограничения. В случае МД - это ограничения по размерам. Достигнутые в гранте РНФ в 2015 г. пределы для задачи о бампе составляют до 10 наносекунд эволюции системы из 0.2 миллиарда атомов. В случае ГД имеются проблемы с адекватным описанием неравновесных стадий (полиморфные трансформации, нуклеация). Представляется естественным дополнить эти подходы путем их совместного применения для одной и той же задачи. Именно в этом направлении была выполнена большая работа в 2015 г. Результаты представлены в статье [8] и на конференциях: Эльбрус и SCCM. Публикации за 2015 г., выполненные в рамках проекта РНФ 14-19-01599 [1] Иногамов Н.А., Жаховский В.В., Хохлов В.А., "Струеобразование при отрыве металлической пленки от подложки в результате воздействия фемтосекундного лазерного импульса," ЖЭТФ, том 147, выпуск 1, стр. 20-56 (2015) [2] N.A. Inogamov, V.V. Zhakhovsky, and V.A. Khokhlov, "Three Dimensional Ablation Flow Produced by Ultrashort Laser Pulse from Perfectly Flat Target," Progress In Electromagnetics Research Symposium (PIERS) Proceedings (ISSN 1559-9450), Prague, Czech Republic, July 6-9, 2015, pp. 2413-2417 (2015). http://piers.org/piersproceedings/piers2015PragueProc.php [3] N.A. Inogamov, V.V. Zhakhovsky, N. Hasegawa, M. Nishikino, M. Yamagiwa, M. Ishino, M.B. Agranat, S.I. Ashitkov, A.Ya. Faenov, V.A. Khokhlov, D.K. Ilnitsky, Yu.V. Petrov, K.P. Migdal, T.A. Pikuz, S. Takayoshi, T. Eyama, N. Kakimoto, T. Tomita, M. Baba, Y. Minami, T. Suemoto, and T. Kawachi, "Hydrodynamics driven by ultrashort laser pulse: simulations and the optical pump--X-ray probe experiment," Appl. Phys. B v. 119, pp. 413-419 (2015) [4] V.A. Khokhlov, N.A. Inogamov, V.V. Zhakhovsky, D.K. Ilnitsky, K.P. Migdal, and V.V. Shepelev, "Film-substrate hydrodynamic interaction initiated by femtosecond laser irradiation," APS proc. (Труды конференции SCCM, June, 2015. Tampa, USA. Имеет благодарность РНФ. Принято в печать) [5] M. Ishino, N. Hasegawa, M. Nishikino, T. Pikuz, I. Skobelev, A. Faenov, N. Inogamov, T. Kawachi, M. Yamagiwa, "Low electron temperature in ablating materials formed by picosecond soft x-ray laser Pulses," SPIE Proceedings, Vol. 9589, 958904-1 (2015). X-Ray Lasers and Coherent X-Ray Sources: Development and Applications XI, edited by Annie Klisnick, Carmen S. Menoni, Proc. of SPIE Vol. 9589, 958904 · © 2015 SPIE CCC code: 0277-786X/15/$18 · doi: 10.1117/12.2186053 [6] Y. Rosandi, F.C. Kabeer, Y. Cherednikov, E.S. Zijlstra, M.E. Garcia, N.A. Inogamov, and H.M. Urbassek, "Melting of Al Induced by Laser Excitation of 2p Holes," Mater. Res. Lett., vol. 3(3), pages 149-155 (2015). http://dx.doi.org/10.1080/21663831.2015.1033564 [7] Yu. Petrov, K. Migdal, N. Inogamov, V. Zhakhovsky, "Two-temperature equation of state for aluminum and gold with electrons excited by an ultrashort laser pulse," Appl. Phys. B vol. 119, pp. 401-411 (2015). DOI 10.1007/s00340-015-6048-6 [8] S.A. Dyachkov, A.N. Parshikov, V.V. Zhakhovsky, "Shock-produced ejecta from Tin: comparative study by molecular dynamics and smoothed particle hydrodynamics methods," J. Phys. Conf. Ser. vol. 653, 012043 (2015) Работы за 2015 г. (с благодарностью РНФ 14-19-01599), посланные в редакции [9] N.A. Inogamov, V.V. Zhakhovsky, K.P. Migdal, "Laser-induced spalling of thin metal film from silica substrate followed by inflation of microbump," Applied Physics A: Material Science and Processing [10] N.A. Inogamov, V.A. Khokhov, Y.V. Petrov, V.V. Zhakhovsky, K.P. Migdal, D.K. Ilnitsky, N. Hasegawa, M. Nishikino, M. Yamagiwa, M. Ishino, T. Kawachi, A.Y. Faenov, T.A. Pikuz, S. Takayoshi, T. Eyama, N. Kakimoto, T. Tomita, M. Baba, Y. Minami, and T. Suemoto, "Rarefaction after fast laser heating of thin metal film on a glass mount," AIP Conference Proceedings [11] V.A. Khokhlov, N.A. Inogamov, V.V. Zhakhovsky, D.K. Ilnitsky, K.P. Migdal, and V.V. Shepelev, "Film-substrate hydrodynamic interaction initiated by femtosecond laser irradiation," AIP Conference Proceedings [12] N.A. Inogamov and V.V. Zhakhovsky, "Surface 3D nanostructuring by tightly focused laser pulse: simulations by Lagrangian code and molecular dynamics," J. Phys. Conf. Ser. [13] N.A. Inogamov, V.V. Zhakhovsky, V.A. Khokhlov, Yu.V. Petrov, and K.P. Migdal, "Solitary Nanostructures Produced by Ultrashort Laser Pulse," Nanoscale Research Lett. [14] K.P. Migdal, Yu.V. Petrov, D.K. Ilnitsky, V.V. Zhakhovsky, N.A. Inogamov, D.V. Knyazev, P.R. Levashov, "Thermodynamics and kinetics of d-band metals in two-temperature states," Applied Physics A: Material Science and Processing [15] V.V. Zhakhovsky, K.P. Migdal, N.A. Inogamov, S.I. Anisimov, "MD simulation of steady shock-wave fronts with phase transition in single-crystal iron," AIP Conference Proceedings (2016) [16] S.I. Ashitkov, V.V. Zhakhovsky, N.A. Inogamov, P.S. Komarov, M.B. Agranat, G.I. Kanel, "The behavior of iron under ultrafast shock loading driven by a femtosecond laser," AIP Conference Proceedings (2016)

 

Публикации

1. Дьячков С.А., Паршиков А.Н., Жаховский В.В. Shock-produced ejecta from Tin: comparative study by molecular dynamics and smoothed particle hydrodynamics methods Journal of Physics: Conference Series, V. 653, 012043 (год публикации - 2015).

2. Иногамов Н.А., Жаховский В.В., Хасегава Н., Нишикино М., Ямагива М., Ишино М., Агранат М.Б., Ашитков С.И., Фаенов А.Я. и др. Hydrodynamics driven by ultrashort laser pulse: simulations and the optical pump—X-ray probe experiment Applied Physics B, Volume 119, Issue 3, pp 413-419 (год публикации - 2015).

3. Иногамов Н.А., Жаховский В.В., Хохлов В.А. Three Dimensional Ablation Flow Produced by Ultrashort Laser Pulse from Perfectly Flat Target Progress In Electromagnetics Research Symposium Proceedings, Prague, Czech Republic, July 6–9, 2015, pp. 2422-2426 (год публикации - 2015).

4. Ишино М., Хасегава М., Нишикино М., Пикуз Т., Скобелев И., Фаенов А., Иногамов Н., Кавачи Т., Ямагива М. Low electron temperature in ablating materials formed by picosecond soft x-ray laser pulses SPIE Proceedings, Vol. 9589, 958904 (год публикации - 2015).

5. Н. А. Иногамов, В. В. Жаховский, В. А. Хохлов Струеобразование при отрыве металлической пленки от подложки в результате воздействия фемтосекундного лазерного импульса ЖЭТФ, Т. 147, № 1, с. 20-56 (год публикации - 2015).

6. Петров Ю.В., Мигдал К.П., Иногамов Н.А., Жаховский В.В. Two-temperature equation of state for aluminum and gold with electrons excited by an ultrashort laser pulse Applied Physics B, Volume 119, Issue 3, pp 401-411 (год публикации - 2015).

7. Росанди И., Кабеер Ф.Ц., Чередников Я., Зийлуста Е.С., Гарсия М.Е., Иногамов Н.А., Урбасек Х.М. Melting of Al Induced by Laser Excitation of 2p Holes Materials Research Letters, Vol. 3, No. 3, Р. 149–155 (год публикации - 2015).

8. Хохлов В.А., Иногамов Н.А., Жаховский В.В., Ильницкий Д.К., Мигдал К.П., Шепелев В.В. Film-substrate hydrodynamic interaction initiated by femtosecond laser irradiation Shock Compression of Condensed Matter (the Proceedings of the 19th Biennial APS Conference on Shock Compression of Condensed Matter), - (год публикации - 2015).


Аннотация результатов, полученных в 2016 году
1. В отчетном году выполнены работы и получены важные результаты при исследовании процессов, происходящих при воздействии ультракоротких лазерных импульсов на тонкие пленки металлов на стеклянной подложке. Численно и экспериментально рассмотрено действие фемтосекундных импульсов на пленки золота в зависимости от флюенса (поверхностной плотности энергии на мишени). Впервые обнаружено несколько режимов абляции и формирования трехмерных структур, зависящих от поглощенного флюенса и величины адгезии между пленкой и подложкой. Показано, что при слабой адгезии существует пороговое значение флюенса для начала отслоения пленки от подложки (порог отслоения), а также более высокий порог начала разрушения пленки (порог абляции). Выше порога отслоения пленка целиком отходит от подложки. Выше более высокого порога абляции пленка разрывается вблизи ее средней части. Это характерно для пленок из чистых золота и серебра на подложке из-за слабой адгезии. Порог отслоения исчезает в случае сильной адгезии, в этом случае расслоение в целом становится невозможным. [11,16]. 2. Проведено экспериментальное изучение гидродинамических течений, возникающих в мишени при воздействии на нее остросфокусированным ультракоротким лазерным импульсом и получены новые важные результаты. В экспериментах с пленками серебра на стеклянной подложке впервые для визуализации воздействия излучения на мишень наряду со сканирующим электронным микроскопом был применен химический анализ лазерно-модифицированных пленок методом микроспектроскопии характеристической энергодисперсионной рентгеновской флуоресценции (ЭДРС) для L-линий характеристического рентгеновского излучения серебра и K-линий кремния из подложки. В сканирующем микроскопе получены изображения структур на поверхности пленки, имеющих большое практическое значение, в частности, для целей наноплазмоники [3]. 3. Путем сочетания гидродинамического подхода на ранней стадии и применением подобия в моделировании решена проблема нехватки вычислительных ресурсов при прямом молекулярно-динамическом моделировании проведенных нами экспериментов по изучению гидродинамических течений, возникающих в мишени при действии на нее остросфокусированных ультракоротких лазерных импульсов. Проведено молекулярно-динамическое моделирование разлета вещества пленки из золота на стеклянной подложке и образования наноструктур, включающее нагрев пленки, ее плавление, движение расплава, его кристаллизацию, требующее при расчете напрямую рассмотрение области мишени, содержащей не менее 1011 атомов, и выполненное в наших расчетах на несколько порядков меньшим ( (2÷200)∙10^6 ) числом атомов [9,10]. 4. Проведено гидродинамическое моделирование на начальной стадии абляции пленки золота на подложке и молекулярно-динамическое моделирование движения атомов с добавлением электронной компоненты для учета электронной теплопроводности и обмена энергией между электронами и решеткой методом Монте-Карло. Чтобы использовать при моделировании образования наноструктур на поверхности мишени достижимое в расчетах число атомов, которое на несколько порядков меньше присутствующего в физически важной области мишени, использовалось гидродинамическое подобие. Это позволило наблюдать формирование наноструктур на поверхности пленки золота в виде струй на поверхности жидкого купола, их разрушения на капли в верхней части из-за сил поверхностного натяжения и замерзания оставшейся на мишени части в виде твердого купола с сильно вытянутым острием в верхней части или структуры в виде нанокороны [6-8]. 5. Проведены исследования электромагнитного излучения в наноструктурах и получены новые важные результаты. Впервые проведено изучение резонансного рассеяния света от индивидуальных нанопустот, полученных воздействием ультракоротких импульсов лазерного излучения на пленки благородных металлов на стеклянной подложке, используя конфокальную микроспектроскопию темного поля. Найдено, что спектральные положения пиков резонансного рассеяния в видимой области спектра определяются размером нанопустот и связаны с возбуждением и эффективным рассеянием поперечных плазмонных мод в нанопустотах, что показано нами с помощью вычислительного подхода, включающего двухтемпературную гидродинамику металла пленки, молекулярно-динамическое и Монте-Карло моделирование вещества внутри нанопустот и опирающиеся на это моделирование электромагнитные расчеты. Представлен эффективный высокорентабельный способ лазерной печати путем создания отдельных нанопустот и их упорядоченных массивов большой емкости [13]. 6.Проведена большая работа и получены важные результаты в исследовании внутренних свойств металлов в неравновесной двухтемпературной области. Получены эффективные частоты электрон-электронных столкновений (s-p- электронов проводимости между собой и электронов проводимости с d-электронами) для золота, меди и серебра, их аналитические аппроксимации как функции электронной температуры и плотности исследуемых металлов. Получена зависимость частот электрон-фононных столкновений от плотности и ионной температуры. В зависимости от электронной, ионной температур и плотности золота, меди и серебра в приближении кинетического уравнения проведен расчет коэффициента электронной теплопроводности и получены удобные в использовании выражения для коэффициента электронной теплопроводности в твердой и жидкой фазах этих металлов [2]. 7. Получены кинетические коэффициенты меди в двухтемпературном состоянии проведением расчетов методом функционала плотности для электронной энергетической зонной структуры и методом квантовой молекулярной динамики в сочетании с теорией Кубо-Гринвуда для расчета кинетических коэффициентов. Рассчитанная плотность электронных состояний была использована для нахождения в меди коэффициента электрон-ионного теплообмена в зависимости от электронной температуры и плотности вещества. Расчет электронного спектра из первых принципов вместе с квантовой молекулярной динамикой для учета движения ионов и теорией Кубо-Гринвуда был использован для нахождения электронного коэффициента теплопроводности меди в зависимости от температуры электронов и плотности. Результаты, основанные на использовании кинетического уравнения, хорошо согласуются с данными, полученными с помощью теории Кубо-Гринвуда [14]. 8. Проведены экспериментальные исследования абляции пленки из золота на стеклянной подложке под действием фемтосекундных импульсов Cr:F лазера. В экспериментах, проведенных совместно с сотрудниками ОИВТ РАН, с помощью интерферометра Майкельсона получены значения фазового сдвига и коэффициента отражения пробного лазерного излучения на пленке. С помощью этих двух параметров проведено восстановление вытекающей из результатов экспериментов комплексной диэлектрической проницаемости и комплексного показателя преломления. Обнаружены скачки в изменении диэлектрической проницаемости во времени [2]. 9. Проведен теоретический расчет гидродинамического движения пленки золота и ее термодинамического состояния с помощью разработанного нами гидродинамического кода. Проведено теоретическое рассмотрение оптических констант золота в двухтемпературном состоянии. Используемые значения комплексной диэлектрической проницаемости при изменяющемся состоянии вещества мишени учитывают как электрон-ионную, так и электрон-электронную релаксацию в благородных металлах, а также межзонные электронные переходы в них. Полученное в результате теоретического расчета временное изменение диэлектрической проницаемости золота обнаруживает немонотонное поведение и скачки, аналогичные полученным в проведенной экспериментальной работе. Таким образом, развитая нами модель позволяет отслеживать фазовые переходы в неравновесном двухтемпературном состоянии металла [2]. 10. Проведена большая работа по созданию и совершенствованию уже созданных нами гидродинамических кодов, используемых при исследовании различных случаев абляции конденсированных тел под действием ультракоротких лазерных импульсов. Они дают возможность рассмотрения в качестве мишеней как жидкостей, так и твердых тел, с учетом сдвиговых напряжений в твердой фазе вещества, позволяют исследовать как объемные мишени, так и тонкие пленки, находящиеся либо в свободном состоянии, либо помещенные на субстрат и учитывают двухтемпературное состояние металлической лазерной мишени. Кроме того, в созданные нами гидродинамические коды включается критерий образования паровой фазы, кавитации жидкости при ее растяжении в процессе лазерной абляции, что позволило в работах по проекту уже в гидродинамическом приближении провести исследование разрушения как массивных образцов, так и пленок [2,5, 9-12]. 11. Выявлен новый механизм разрушения пленок металлов при гидродинамическом моделировании ранней стадии абляции фемтосекундными лазерными импульсами пленок из золота. При толщине пленки, большей глубины прогретого электронной теплопроводностью и электрон-ионным теплообменом слоя мишени, термомеханическая абляция происходит из-за появления отрицательных напряжений и торможения расширяющегося вещества мишени за счет пространственной неоднородности области нагрева. При толщине пленки, меньшей области прогрева в массивном образце, возникает дополнительный механизм абляции, обусловленный быстрым падением полного давления в первые 2-3 пс за счет сильного уменьшения электронного давления из-за электронной теплопроводности. [5]. 12. Проведено экспериментальное исследование возбуждения ударных волн лазерными импульсами и их распространение в железной пленке на подложке. С помощью интерферометра Майкельсона выполнена диагностика движения задней свободной поверхности пленки. Найдено, что имеет место двухволновая структура волны сжатия, приходящей на заднюю поверхность пленки. Измеренная большая скорость первой волны соответствует метастабильной упругой ударной волне, в то время как меньшая скорость второй указывает на следующую за ней пластическую ударную волну [1]. 13. Наряду с поставленными экспериментами было проведено молекулярно-динамическое моделирование распространения индуцированных лазерным излучением ударных волн в свободной пленке железа и получены важные результаты. Молекулярно-динамическое моделирование было использовано для определения условий наблюдения полиморфного перехода в железе. Найдено, что распространение ударной волны в кристаллографическом направлении [100] наиболее благоприятно для фазового перехода из оцк в гпу фазу. В отличие от направления [100], ударные волны в направлениях [110] и [111] должны иметь существенно большую величину давления для такого структурного перехода [4]. 14. Представлен новый эффективный метод оценки силы создаваемой лазером в мишени ударной волны позволяющий вести мониторинг ее воспроизводимости при каждом лазерном выстреле, основанный на измерении рентгеновского излучения из абляционной плазмы фокусирующим спектрометром высокого разрешения, позволяющим получать спектры при каждом лазерном выстреле и контролировать флуктуации спектральной интенсивности с точностью до 2%, что соответствует точности определения температуры электронов плазмы 5%-7% и интенсивности лазерного излучения, поглощенного мишенью, с точностью 8%-10%. Таким образом, измерение электронной температуры в плазме позволяет сделать оценку потока лазерной энергии на мишень, а ее флуктуации - следить за воспроизводимостью силы ударных волн [15].

 

Публикации

1. Ашитков С.И., Жаховский В.В., Иногамов Н.А., Комаров П.С., Агранат М.Б., Канель Г.И. The behavior of iron under ultrafast shock loading driven by a femtosecond laser AIP Conference Proceedings, - (год публикации - 2017).

2. Ашитков С.И., Комаров П.С., Жаховский В.В., Петров Ю.В., Хохлов В.А., Юркевич А.А., Ильницкий Д.К., Иногамов Н.А., Агрант М.Б. Ablation of gold irradiated by femtosecond laser pulse: experiment and modeling Journal of Physics: Conference Series, Journal of Physics: Conference Series (год публикации - 2016).

3. Данилов П. А., Заярный Д. А., Ионин А. А., Кудряшов С. И., Руденко А. А., Кучмижак А. А., Витрик О. Б., Кульчин Ю. Н., Жаховский В. В., Иногамов Н. А. Перераспределение материала при фемтосекундной лазерной абляции тонкой серебряной пленки Письма в ЖЭТФ, т. 104, 11, с. 780-786 (год публикации - 2016).

4. Жаховский В.В., Мигдал К.П., Иногамов Н.А., Анисимов С.И. MD simulation of steady shock-wave fronts with phase transition in single-crystal iron. AIP Conference Proceedings, - (год публикации - 2017).

5. Ильницкий Д.К., Хохлов В.А., Жаховский В.В., Петров Ю.В., Мигдал К.П., Иногамов Н.А. Dynamics of laser ablation at the early stage during and after ultrashort pulse Journal of Physics: Conference Series, v. 774, 1, p. 012101 (год публикации - 2016).

6. Иногамов Н.А, Жаховский В.В. Surface 3D nanostructuring by tightly focused laser pulse: simulations by Lagrangian code and molecular dynamics Journal of Physics: Conference Series, 681, 012001 (год публикации - 2016).

7. Иногамов Н.А., Жаховский В.В. SIMULATIONS OF SHORT PULSE LASER-MATTER INTERACTION Lobachevskii Journal of Mathematics, - (год публикации - 2017).

8. Иногамов Н.А., Жаховский В.В., Мигдал К.П. Laser-induced spalling of thin metal film from silica substrate followed by inflation of microbump Applied Physics A, 122:432 (год публикации - 2016).

9. Иногамов Н.А., Жаховский В.В., Хохлов В.А., Кучмижак А.А., Кудряшов С.И. Blistering of film from substrate after action of ultrashort laser pulse Journal of Physics: Conference Series, v. 774, 1, p. 012102 (год публикации - 2016).

10. Иногамов Н.А., Жаховский В.В., Хохлов В.А., Петров Ю.В., Мигдал К.П. Solitary Nanostructures Produced by Ultrashort Laser Pulse Nanoscale Research Letters, 11, 177 (год публикации - 2016).

11. Иногамов Н.А., Хохлов В.А., Петров Ю.В., Жаховский В.В., Мигдал К.П., Ильницкий Д.К., Хасегава Н., Нишикино М., Ямагива М., Ишино М., Кавачи Т., Фаенов А.Я., Пикуз Т.А., Баба М., Минами Ю., Суемото Т. Rarefaction after fast laser heating of a thin metal film on a glass mount. AIP Conference Proceedings, - (год публикации - 2017).

12. Иногамов, Н.А., Жаховский В.В., Хохлов В.А., Петров Ю.В., Мигдал К.П., Анисимов С.И. RAPID NON-EQUILIBRIUM CRYSTALLIZATION OF FLYING MOLTEN THIN SHELL CREATED BY FEMTOSECOND LASER ACTION Scientific-Coordination Workshop on Non-Ideal Plasma Physics November 27–28, 2015, Moscow, Russia Book of Abstracts, p. 68-69 (год публикации - 2015).

13. Кучмижак А.А., Витрик О., Кульчин Ю., Стороженко Д., Майер А., Мирошник А., Макаров С.В., Миличко В.А., Кудряшов С., Жаховский В.В., Иногамов Н.А. Laser printing of resonant plasmonic nanovoids Nanoscale, 8, 12352-12361 (год публикации - 2016).

14. Мигдал, К.П., Петров, Ю.В., Ильницкий Д.К., Жаховский В.В., Иногамов, Н.А., Хищенко К.В., Князев, Д.В., Левашов П.Р. Heat conductivity of copper in two-temperature state Applied Physics A, 122:408 (год публикации - 2016).

15. Пикуз Т.А., Фаенов А.Я., Озаки Н. ... Жаховский В.В., Сафронова А.С., Стаффорд А., Скобелев И.Я., Пикуз С.А. и др. Indirect monitoring shot-to-shot shock waves strength reproducibility during pump–probe experiments Journal of Applied Physics, 120, 035901 (год публикации - 2016).

16. Хохлов В.А., Иногамов Н.А., Жаховский В.В., Ильницкий Д.К., Мигдал К.П., Шепелев В.В. Film-substrate hydrodynamic interaction initiated by femtosecond laser irradiation AIP Conference Proceedings, - (год публикации - 2017).