Поверхность, не отражающая свет
 Изображение наноструктуры антиотражающей свет поверхности, полученное при помощи сканирующего электронного микроскопа. (кликните картинку для увеличения) |
|
||||||||
Явления отражения или его отсутствия играют важнейшую роль в самых разнообразных областях техники, от создания дисплеев до разработки отдельных оптических компонент. Отражения могут быть как полезными (как, например, в зеркале), так и «паразитными». Простейший бытовой пример нежелательного отражения – блики на поверхности экрана телевизора или монитора. Однако, если в быту речь идет лишь о человеческом удобстве во время работы или отдыха, то в сложных оптических системах такие отражения неизбежно уменьшают проходящий световой поток, т.е. снижают светопропускание всей оптической системы.
Существует несколько методик подавления нежелательных отражений. Из школьного курса физики известна простейшая из них – так называемое просветление оптики: использование тонких пленок на границе между воздухом и оптическим материалом, из которого выполнены линзы и другие элементы системы. Для повышения эффективности просветляющего покрытия при его разработке и нанесении необходимо выполнить несколько важных условий (накладывающих ограничения на толщину пленки, коэффициент преломления и т.п.). Но даже при соблюдении всех указаний, у просветления при помощи тонких пленок существует целый ряд недостатков. Основной из них состоит в том, что они работают только для определенной длины волны; кроме того, пленки могут портиться в результате контакта с жидкостями.
Альтернативный подход состоит в покрытии поверхности неким пористым материалом или создании специальной наноструктуры. К слову, авторство этой методики принадлежит самой природе. Поверхность глаз некоторых ночных бабочек имеет наноструктуру, практически не отражающую свет, что помогает насекомому скрываться от хищников. Используя ее в качестве образа, группа ученых из University of Joensuu (Финляндия) предложила создать на поверхности оптической системы особую микроструктуру из пирамид, имеющих размеры порядка нескольких сотен нанометров. Исследователи опубликовали в журнале Nanotechnology статью, в которой рапортовали о своих успехах. Согласно проведенным измерениям, созданная структура отражает всего лишь 0,45% падающего на нее света видимого диапазона.
Как выяснилось в ходе дальнейших экспериментов, структура из нанопирамид обладает еще двумя дополнительными преимуществами по сравнению с химической пленкой. Во-первых она «работает» для широкого спектра углов зрения и во-вторых обладает свойством гидрофобности.
В рамках проведенного финскими учеными эксперимента поверхность формировалась методом литографии. Однако, исследовательская группа утверждает, что процесс можно модифицировать так, чтобы сделать его более простым и дешевым. Например, можно применить интерференционные методы для создания «маски» и позже в буквальном смысле «пропечатывать» одну поверхность за другой.
Также по теме:
Источники: