Von der Natur lernen

Technische Anwendungen biomimetischer Nanostrukturierungen

Optische Bauteile sind ein wichtiger Bestandteil vieler moderner technischer Geräte: angefangen von Miniaturkameras in Mobiltelefonen, über medizintechnischen Anwendungen wie Endoskope, bis hin zu immer kleiner werdenden optischen Hochleistungssensoren in der Industrie und Robotik.

Problemdarstellung

Bei allen optischen Anwendungen sind jedoch noch immer die auftretenden und zugleich extrem störenden Reflexionen von Licht ein Problem. Diese Reflexionen lassen Bilder dunkler erscheinen, stören den Lichtweg, erzeugen „Geisterbilder“ und können bei bestimmten Laser-Anwendungen sogar zur ernsthaften Beschädigung des Geräts führen. Um diese unerwünschten Reflexionen zu reduzieren, werden bislang meist sogenannte Antireflexbeschichtungen genutzt. Diese sehr dünnen Schichten aus speziellen Materialien sind dabei nur in sehr kleinen Wellenlängenbereichen wirksam und haben zudem eine relativ geringe mechanische Belastbarkeit und Haltbarkeit.

Problemlösung – Lernen von der Natur

Einige Insekten haben dieses Problem jedoch schon seit mehreren Millionen Jahren gelöst. Auf der Oberfläche von Mottenaugen zum Beispiel, sorgen kleinste, kegelförmige Nanostrukturen für eine nahezu perfekte Entspiegelung.

Basierend auf diesem Vorbild wurde hier am Max-Planck-Institut für Intelligente Systeme eine Methode zur nanostrukturierten Entspiegelung von Oberflächen entwickelt. Bisher war die Herstellung solcher Nanostrukturen sehr teuer und aufwändig.

Mit dem neu entwickelten nanoAR Prozess ist nun jedoch erstmals eine sehr günstige Herstellung in großem Maßstab möglich geworden. In unserer Forschungsgruppe entwickeln wir nun weitere Möglichkeiten zur wirtschaftlichen und kommerziellen Anwendung dieser Technologie.


Vorteile des Verfahrens

nanoAR Methode Andere Methoden
Effizient, kostengünstig (15 min / Seite) Komplexe, hohe Kosten (Stunden)
Breiter Arbeitsbereich (> 1500 nm) Begrenzter Arbeitsbereich (10 bis 300 nm)
Hohe T und niedrige R abstimmbar (UV, VIS, NIR) Begrenzter abstimmbarer Bereich
Für verschiedene optische Materialien Wenige Materialien
Stabil mit hohem Temperaturgradienten Instabil mit hohem Temperaturgradienten

Anwendungsmöglichkeiten mit der nanoAR Methode

Die nanoAR Methode bietet viele Anwendungsmöglichkeiten zur Verbesserung in verschieden Bereichen und Branchen:

  • · Optische Linsen oder Laser-Komponenten
  • · Smartphone und andere Anzeigegeräte
  • · Geräte für erneuerbare Energie
  • · Medizinische optische Geräte
  • · Sehr empfindlichen Detektoren


Informationen zur Forschung

Die nanoAR-Technologie wurde in den Abteilungen von Herrn Prof. Dr. Joachim P. Spatz am Max-Planck-Institut für medizinische Forschung und Max-Planck-Institute für Intelligente Systeme innerhalb der nanoAR Forschungsgruppe entwickelt.

Diese Forschungsarbeit wird finanziell vom Bundesministerium für Bildung und Forschung unterstützt.


Kontakt

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