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Picosecond laser processing of hierarchical micro–nanostructures on titanium alloy upon pre- and postanodization: morphological, structural, and chemical effects

  • Recent publications indicate that the order of electrochemical anodization (before or after the laser processing step) plays an important role for the response of bone-forming osteoblasts—an effect that can be utilized for improving permanent dental or removable bone implants. For exploring these different surface functionalities, multimethod morphological, structural, and chemical characterizations are performed in combination with electrochemical pre- and postanodization for two different characteristic microspikes covered by nanometric laser-induced periodic surface structures on Ti–6Al–4V upon irradiation with near-infrared ps-laser pulses (1030 nm wavelength, ≈1 ps pulse duration, 67 and 80 kHz pulse repetition frequency) at two distinct sets of laser fluence and beam scanning parameters. This work involves morphological and topographical investigations by scanning electron microscopy and white light interference microscopy, structural material examinations via X-ray diffraction,Recent publications indicate that the order of electrochemical anodization (before or after the laser processing step) plays an important role for the response of bone-forming osteoblasts—an effect that can be utilized for improving permanent dental or removable bone implants. For exploring these different surface functionalities, multimethod morphological, structural, and chemical characterizations are performed in combination with electrochemical pre- and postanodization for two different characteristic microspikes covered by nanometric laser-induced periodic surface structures on Ti–6Al–4V upon irradiation with near-infrared ps-laser pulses (1030 nm wavelength, ≈1 ps pulse duration, 67 and 80 kHz pulse repetition frequency) at two distinct sets of laser fluence and beam scanning parameters. This work involves morphological and topographical investigations by scanning electron microscopy and white light interference microscopy, structural material examinations via X-ray diffraction, and micro-Raman spectroscopy, as well as near-surface chemical analyses by X-ray photoelectron spectroscopy and hard X-ray photoelectron spectroscopy. The results allow to qualify the mean laser ablation depth, assess the spike geometry and surface roughness parameters, and provide new detailed insights into the near-surface oxidation that may affect the different cell growth behavior for pre- or postanodized medical implants.zeige mehrzeige weniger

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Autor*innen:Heike Voss, Xenia Knigge, D. Knapic, Matthias Weise, Mario Sahre, Andreas Hertwig, A. Sacco, A. M. Rossi, Jörg Radnik, Kai Müller, Karsten Wasmuth, Jörg Krüger, A. W. Hassel, Vasile-Dan Hodoroaba, Jörn Bonse
Dokumenttyp:Zeitschriftenartikel
Veröffentlichungsform:Verlagsliteratur
Sprache:Englisch
Titel des übergeordneten Werkes (Englisch):Physica Status Solidi A
Jahr der Erstveröffentlichung:2024
Organisationseinheit der BAM:6 Materialchemie
6 Materialchemie / 6.1 Oberflächen- und Dünnschichtanalyse
6 Materialchemie / 6.2 Material- und Oberflächentechnologien
Veröffentlichende Institution:Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)
Verlag:Wiley-VCH GmbH
Verlagsort:Weinheim
Aufsatznummer:2300920
Erste Seite:1
Letzte Seite:11
DDC-Klassifikation:Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / Ingenieurwissenschaften / Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Freie Schlagwörter:Hierarchical micro-nanostructures; Laser-induced periodic surface structures (LIPSS); Ti-6Al-4V alloy; Ultrashort laser pulses; X-ray photoelectron spectroscopy
Themenfelder/Aktivitätsfelder der BAM:Material
Material / Nano
Veranstaltung:2023 E-MRS Spring Meeting, Symposium L "Making light matter: lasers in material sciences and photonics"
Veranstaltungsort:Strasbourg, France
Beginndatum der Veranstaltung:29.05.2023
Enddatum der Veranstaltung:02.06.2023
DOI:10.1002/pssa.202300920
URN:urn:nbn:de:kobv:b43-601962
ISSN:1862-6319
Verfügbarkeit des Dokuments:Datei für die Öffentlichkeit verfügbar ("Open Access")
Lizenz (Deutsch):License LogoCreative Commons - CC BY - Namensnennung 4.0 International
Datum der Freischaltung:06.06.2024
Referierte Publikation:Nein
Schriftenreihen ohne Nummerierung:Wissenschaftliche Artikel der BAM
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