Geïnspireerd door de structuur van mottenogen, onderzoekers van de North Carolina State University hebben nanostructuren ontwikkeld die reflectie beperken op de grensvlakken waar twee dunne films elkaar ontmoeten, het onderdrukken van het "dunne-filminterferentie"-fenomeen dat gewoonlijk in de natuur wordt waargenomen. Dit kan mogelijk de efficiëntie van dunnefilmzonnecellen en andere opto-elektronische apparaten verbeteren.

Dunnefilminterferentie treedt op wanneer een dunne film van een stof bovenop een tweede stof ligt. Bijvoorbeeld, dunnefilminterferentie veroorzaakt de regenboogglans die we zien als er benzine in een plas water zit.

Benzine is transparant, maar er wordt nog steeds licht van het oppervlak gereflecteerd. evenzo, een deel van het licht dat door de benzine gaat, wordt gereflecteerd door het onderliggende wateroppervlak waar de twee stoffen elkaar raken, of ontmoeten. Omdat het licht dat door het water wordt weerkaatst, terug door de benzine moet gaan, het duurt een iets ander optisch pad dan het licht dat werd gereflecteerd door het oppervlak van de benzine. De mismatch van deze optische pad "lengtes" is wat de regenboogglans creëert - en dat fenomeen is dunnefilminterferentie.

Dunnefilminterferentie is een probleem voor apparaten die meerdere lagen dunne films gebruiken, zoals dunne-film zonnecellen, omdat het betekent dat sommige golflengten van licht worden gereflecteerd - of "verloren" - op elke filminterface. Hoe meer dunne films een apparaat heeft, hoe meer interfaces er zijn, en hoe meer licht er verloren gaat.

"We werden geïnspireerd door de oppervlaktestructuur van het oog van een mot, dat zo is geëvolueerd dat het geen licht weerkaatst, " zegt Dr. Chih-Hao Chang, een assistent-professor mechanische en ruimtevaarttechniek bij NC State en co-auteur van een paper over het onderzoek. "Door dat concept na te bootsen, we hebben een nanostructuur ontwikkeld die dunnefilminterferentie aanzienlijk minimaliseert."

De nanostructuren zijn ingebouwd in dunne films waarop een tweede dunne film wordt geplaatst. De nanostructuren zijn een verlengstuk van de dunne film eronder, en lijken op een dicht opeengepakt bos van dunne kegels. Deze nanostructuren zijn "grensvlakken, " doordringend in de dunne film die erop is gelaagd - en de hoeveelheid licht die op die interface wordt gereflecteerd, wordt beperkt. Chang's team ontdekte dat een interface met de grensvlak-nanostructuren 100 keer minder licht reflecteert dan een interface van dunne films zonder de nanostructuren.

"Onze volgende stappen zijn om een ​​zonne-energieapparaat te ontwerpen dat profiteert van dit concept en om te bepalen hoe we het kunnen opschalen voor commerciële toepassingen. ' zegt Chang.