Un enorme numero di tecnologie, dal velcro ai famosi treni proiettili giapponesi, traggono ispirazione da meccanismi utilizzati da altre forme di vita. Pertanto, non dovrebbe sorprendere scoprire che molti notevoli progressi nei rivestimenti antiriflesso sono stati ispirati dalle peculiari biostrutture presenti negli occhi delle falene.

Le nanostrutture delle falene

Essendo animali principalmente notturni che desiderano rimanere nascosti ai predatori, gli occhi delle falene si sono evoluti per essere non riflettenti. I loro occhi hanno una struttura nanometrica periodica che rende la superficie dell’occhio graduata, anziché lucidata. Ciò fa sì che la maggior parte della luce incidente si pieghi sulla superficie.  Quindi essa viene trasmessa attraverso l’occhio invece di essere riflessa. Questa struttura su nanoscala è così efficace che i ricercatori hanno cercato di imitarla in altri materiali per creare rivestimenti antiriflesso.

Nonostante i recenti progressi nella nanoscienza che consentono l’adozione di questa idea per varie applicazioni pratiche, ci sono ancora barriere da superare in termini di scalabilità e costo di produzione. Per affrontare questi problemi, scienziati della Tokyo University of Science e Geomatec, entrambi in Giappone, hanno lavorato a una nuova strategia per produrre nanostrutture e pellicole trasparenti. Ora, in un articolo in Micro and Nano Engineering, riportano un metodo promettente per fabbricare stampi e pellicole antitarme su larga scala.

In uno studio precedente, gli scienziati erano riusciti a creare stampi per occhi delle falene in carbonio vetroso inciso con un fascio di ioni di ossigeno. Tuttavia questo approccio non è scalabile.

“La produzione di substrati di carbonio vetroso richiede l’uso della tecnologia della metallurgia delle polveri, che è difficile da usare per produrre stampi con una vasta area. Per superare questa limitazione, abbiamo provato a utilizzare solo uno strato sottile di carbonio vetroso depositato sopra un grande substrato di vetro regolare. “

spiega Jun Taniguchi della Tokyo University of Science.

Le formidabili proprietà del nuovo materiale

Inoltre, per rendere fattibile questa nuova strategia, il team ha scelto di utilizzare un sistema di plasma accoppiato induttivamente (ICP). Tale tecnologia ICP produce un fascio di ioni ampio abbastanza da essere adatto per lavorare su strutture di grandi dimensioni.

Dopo aver testato diversi parametri ICP, i ricercatori hanno stabilito che un processo di incisione ICP in due fasi era il migliore per ottenere uno stampo nanostrutturato di alta qualità. Hanno quindi utilizzato questo stampo per produrre una pellicola trasparente con una nanostruttura simile all’occhio dell falene utilizzando una resina induribile ai raggi UV.

Le proprietà ottiche di questa pellicola erano notevoli. La sua riflettanza verso la luce nel campo del visibile era solo dello 0,4%. Ovvero 10 volte inferiore a quella di una pellicola simile senza la nanostruttura dell’occhio delle falene. Inoltre, è stata aumentata anche la trasmissione della luce attraverso il materiale. Ciò significa che non si è verificato alcun compromesso nelle proprietà ottiche come risultato dell’utilizzo della nanostruttura per ridurre la luce riflessa.

Hiroyuki Sugawara, chief technical officer di Geomatec, sottolinea le numerose possibili applicazioni di tali pellicole antiriflesso, se possono essere prodotte su scala metrica.

“Potremmo usare queste pellicole per migliorare la visibilità nei display a schermo piatto, nelle insegne digitali e nelle lastre acriliche trasparenti utilizzate ovunque dall’inizio della pandemia COVID-19. Inoltre, il rivestimento antiriflesso potrebbe anche essere un modo efficiente per migliorare le prestazioni di pannelli solari.”

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