Er zijn veel menselijke problemen die wetenschappers en ingenieurs hebben opgelost door ideeën rechtstreeks te putten uit biomechanismen die in andere levensvormen worden aangetroffen, van klittenband tot de beroemde Japanse bullet-treinen, de Shinkansen. Dus, het zou geen verrassing moeten zijn om te weten dat veel opmerkelijke ontwikkelingen in antireflectiecoating werden geïnspireerd door de eigenaardige biostructuren die in de ogen van motten worden aangetroffen.

Als voornamelijk nachtdieren die verborgen willen blijven voor roofdieren, motten zijn geëvolueerd om ogen te ontwikkelen die niet-reflecterend zijn. Hun ogen hebben een periodieke nanometrische structuur die het oogoppervlak gradueel maakt, in tegenstelling tot gepolijst. Dit zorgt ervoor dat het meeste invallende licht naar het oppervlak buigt en daarom door het oog worden overgebracht in plaats van erdoor te worden weerkaatst. Deze matrixstructuur op nanoschaal is zo effectief dat onderzoekers hebben geprobeerd deze na te bootsen met andere materialen om antireflecterende coatings te maken met wisselend succes.

Echter, ondanks de recente vooruitgang in de nanowetenschap die de goedkeuring van dit idee voor verschillende praktische toepassingen mogelijk maakt, er zijn nog steeds barrières die moeten worden overwonnen in termen van schaalbaarheid en productiekosten. Om deze problemen aan te pakken, wetenschappers van de Tokyo University of Science en Geomatec Co., Ltd., Japan, hebben gewerkt aan een nieuwe strategie om nanostructuren van mottenogen en transparante films te produceren. In hun laatste onderzoek, gepubliceerd in Micro- en nanotechnologie , ze presenteren een veelbelovende methode om mottenoogmallen en films op grote schaal te fabriceren.

Hoewel dit onderzoeksteam er eerder in was geslaagd om mottenoogmallen te maken gemaakt van glasachtige koolstof geëtst met een zuurstofionenstraal, deze aanpak was niet schaalbaar. "Het produceren van glasachtige koolstofsubstraten vereist het gebruik van poedermetallurgietechnologie, die moeilijk te gebruiken is om vormen met een groot gebied te produceren, " legt professor Jun Taniguchi van de Tokyo University of Science uit, "Om deze beperking te overwinnen, we probeerden alleen een dunne laag glasachtige koolstof te gebruiken die was afgezet op een groot gewoon glassubstraat."

Bovendien, om deze nieuwe strategie haalbaar te maken, het team koos dit keer voor het gebruik van een inductief gekoppeld plasma (ICP) -systeem in tegenstelling tot de eerder gebruikte elektronen-cyclotron-resonantie-ionenbron. Hoewel beide apparaten glasachtige koolstof kunnen etsen met behulp van een geconcentreerde straal zuurstofionen, ICP-technologie produceert een breder bestralingsbereik met ionenbundels, die meer geschikt is voor het werken aan constructies met een groot oppervlak.

Na het testen met verschillende ICP-parameters, de onderzoekers bepaalden dat een tweestaps ICP-etsproces het beste was om een ​​hoogwaardige nanogestructureerde mal te verkrijgen. Vervolgens, ze gebruikten deze mal om een ​​transparante film te maken met een mot-eye nanostructuur met behulp van een UV-uithardende hars.

De optische eigenschappen van deze film waren opmerkelijk; de reflectie naar licht in het zichtbare bereik was slechts 0,4%, 10 keer lager dan die van een vergelijkbare film zonder de mottenoog-nanostructuur. Bovendien, de doorlaatbaarheid van licht door het materiaal werd ook verhoogd, wat betekent dat er geen compromis in optische eigenschappen is opgetreden als gevolg van het gebruik van de film om gereflecteerd licht te verminderen.

Mijnheer Hiroyuki Sugawara, technisch directeur bij Geomatec, wijst op de vele mogelijke toepassingen van dergelijke antireflectiefilms als het mogelijk zou zijn om ze op meterschaal te produceren:"We zouden deze films kunnen gebruiken om de zichtbaarheid in platte beeldschermen te verbeteren, digitale borden, en de transparante acrylplaten die sinds het begin van de COVID-19-pandemie overal worden gebruikt. Bovendien, antireflectiecoating kan ook een efficiënte manier zijn om de prestaties van zonnepanelen te verbeteren."

Deze studie laat zien hoe het gebruik van biologisch geïnspireerde structuren kan worden uitgebreid door hun fabricage gemakkelijker schaalbaar te maken. Deze vooruitgang zou ook kunnen helpen om de natuur te behouden, zodat we nuttige ideeën van andere soorten kunnen blijven krijgen.