En av de mest direkt igenkännbara egenskaperna hos glas är hur det reflekterar ljus. Men ett nytt sätt att skapa ytstrukturer på glas, utvecklat av forskare vid MIT, eliminerar praktiskt taget reflektioner, producerar glas som är nästan oigenkännligt på grund av dess frånvaro av bländning - och vars yta får vattendroppar att studsa direkt, som små gummibollar.

Det nya "multifunktionella" glaset, baserat på ytnanotekningar som producerar en rad koniska funktioner, är självrengörande och motstår dimma och bländning, säger forskarna. I sista hand, de hoppas att den kan tillverkas med en billig tillverkningsprocess som kan tillämpas på optiska enheter, skärmarna för smartphones och tv, solpaneler, bilruta och till och med fönster i byggnader.

Tekniken beskrivs i en artikel publicerad i tidningen ACS Nano , medförfattare av maskintekniska doktorander Kyoo-Chul Park och Hyungryul Choi, tidigare postdoc Chih-Hao Chang SM ’04, PhD ’08 (nu vid North Carolina State University), professor i kemiteknik Robert Cohen, och maskintekniska professorer Gareth McKinley och George Barbastathis.

Solcellspaneler, Park förklarar, kan förlora så mycket som 40 procent av sin effektivitet inom sex månader när damm och smuts samlas på deras ytor. Men en solpanel skyddad av det nya självrengörande glaset, han säger, skulle ha mycket mindre problem. Dessutom, panelen skulle vara mer effektiv eftersom mer ljus skulle överföras genom dess yta, istället för att reflekteras bort - särskilt när solens strålar lutar i skarp vinkel mot panelen. Vid sådana tillfällen, som tidiga morgnar och sena eftermiddagar, konventionellt glas kan reflektera bort mer än 50 procent av ljuset, medan en antireflexionsyta skulle reducera reflektionen till en försumbar nivå.

Medan vissa tidigare arbeten har behandlat solpaneler med hydrofoba beläggningar, de nya multifunktionella ytorna som skapats av MIT -teamet är ännu mer effektiva för att avvisa vatten, hålla panelerna rena längre, säger forskarna. Dessutom, befintliga hydrofoba beläggningar förhindrar inte reflekterande förluster, ger det nya systemet ännu en fördel.

Andra applikationer kan inkludera optiska enheter som mikroskop och kameror som ska användas i fuktiga miljöer, där både antireflekterande och antidimningsfunktioner kan vara användbara. I pekskärmsenheter, glaset skulle inte bara eliminera reflektioner, men skulle också motstå kontaminering av svett.

I sista hand, om kostnaden för sådant glas kan sänkas tillräckligt, även bilrutor kan gynnas, Choi säger, rengör sig från smuts och grus på fönstrenas yttre yta, eliminera bländning och reflektioner som kan försämra synligheten, och förhindrar imma på den inre ytan.

Ytmönstret - bestående av en rad nanoskala -kottar som är fem gånger så höga som deras basbredd på 200 nanometer - är baserat på en ny tillverkningsmetod som MIT -teamet utvecklat med beläggnings- och etsningstekniker anpassade från halvledarindustrin. Tillverkningen börjar med att belägga en glasyta med flera tunna lager, inklusive ett fotoresistskikt, som sedan belyses med ett rutmönster och etsas bort; successiva etsningar ger de koniska formerna. Teamet har redan ansökt om patent på processen.

Eftersom det är formen på den nanotexturerade ytan - snarare än någon särskild metod för att uppnå den formen - som ger de unika egenskaperna, Park och Choi säger att i framtiden kan glas eller transparenta polymerfilmer tillverkas med sådana ytegenskaper helt enkelt genom att leda dem genom ett par texturerade rullar medan de fortfarande är delvis smälta; en sådan process skulle öka tillverkningskostnaderna minimalt.

Forskarna säger att de hämtade sin inspiration från naturen, där strukturerade ytor som sträcker sig från lotusblad till ökenbaggröda och malögon har utvecklats på sätt som ofta uppfyller flera syften samtidigt. Även om matriserna med spetsiga nanokoner på ytan verkar bräckliga när de ses mikroskopiskt, forskarna säger att deras beräkningar visar att de borde vara resistenta mot ett brett spektrum av krafter, allt från stötar från regndroppar i kraftigt skyfall eller vinddrivet pollen och gryn till direktpuckning med ett finger. Ytterligare tester kommer att behövas för att visa hur väl de nanotekstruerade ytorna håller över tiden i praktiska tillämpningar.

Andrew Parker, en senior gästforskare vid Oxford Universitys Green Templeton College i Storbritannien som inte var inblandad i detta arbete, säger, ”Multifunktionella ytor hos djur och växter är vanliga. För första gången, såvitt jag vet, den här artikeln lär sig en lektion i tillverkningseffektivitet från naturen genom att göra en optimerad antireflekterande och antidimningsanordning. Detta är hur naturen fungerar, och kan mycket väl vara framtiden för en grönare teknik där två strukturer, och två tillverkningsprocesser, ersätts med en. ”

Denna artikel publiceras på nytt med tillstånd av MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), en populär webbplats som täcker nyheter om MIT -forskning, innovation och undervisning.