Una Key Enabling Technology utilizzata nel Progetto IBIS ECO è la tecnica di texturizzazione della superficie tramite laser ad impulsi ultra-corti (femtosecondo, 10-15 s) presente nei laboratori CNR-ISM di Tito Scalo (PZ). Questo processo permette di amplificare la superficie a disposizione per l’interazione con i gas ambientali da rivelare, con l’obiettivo di aumentare le prestazioni dei sensori da sviluppare.
Negli ultimi anni, la micro e nano-lavorazione con laser al femtosecondo (FLM) è emersa come una tecnica innovativa per la manipolazione delle superfici dei materiali a una scala geometrica estremamente ridotta. Questo metodo si basa sui principi delle interazioni non lineari tra impulsi laser al femtosecondo intensi e la materia, facilitando il deposito preciso di energia e l’ablazione rapida del materiale.
Ciò che distingue la FLM dalle tecniche tradizionali di lavorazione laser è la sua capacità unica di indurre minimi effetti termici durante il processo di lavorazione del materiale. Questo è ottenuto grazie alla durata ultra-corta degli impulsi laser al femtosecondo, che impediscono l’accumulo termico significativo nel materiale riscontrato nella lavorazione laser tradizionale. Durate più lunghe degli impulsi nei metodi convenzionali possono portare a zone con temperature alte indesiderate, danni strutturali e alterazioni delle proprietà del materiale. Gli impulsi ultra-corti della FLM confinano il deposito di energia in una finestra temporale così breve che non c’è tempo sufficiente per la diffusione termica nel materiale circostante. La versatilità della FLM nella micro- e nano-lavorazione ad alta precisione la rende uno strumento prezioso per varie applicazioni, tra cui la strutturazione delle superfici.
Di particolare interesse per IBIS ECO è l’applicazione della FLM nella fabbricazione di strutture superficiali periodiche indotte dal laser (LIPSS). Le LIPSS sono pattern superficiali periodici che emergono quando un materiale è irraggiato da impulsi laser al femtosecondo. Queste strutture presentano periodicità su scala da nanometrica a micrometrica, con caratteristiche dipendenti dai parametri del laser, dalle proprietà del materiale e dalle condizioni ambientali. Infatti, i pattern geometrici, la periodicità spaziale e la profondità LIPSS possono essere regolati con precisione regolando vari parametri del laser come l’energia dell’impulso, la frequenza di ripetizione e la velocità di scansione. Per questo motivo, applicare la FLM sui materiali attivi alla rivelazione dei gas inquinanti, sviluppati per i sensori del prototipo KET del progetto, può migliorare notevolmente le proprietà sensoristiche dei dispositivi, rendendoli estremamente più vantaggiosi rispetto ai sensori attualmente in commercio. Durante il progetto IBIS ECO, sono stati portati avanti specifici studi, ancora in fase di ultimazione, per verificare i miglioramenti previsti e desiderati.
