Inspirerad av strukturen hos malögon, Forskare vid North Carolina State University har utvecklat nanostrukturer som begränsar reflektion vid gränssnitten där två tunna filmer möts, undertrycka "tunnfilmsinterferens"-fenomenet som vanligtvis observeras i naturen. Detta kan potentiellt förbättra effektiviteten hos tunnfilmssolceller och andra optoelektroniska enheter.

Tunnfilmsinterferens uppstår när en tunn film av ett ämne ligger ovanpå ett andra ämne. Till exempel, tunnfilmsstörningar är det som orsakar den regnbågsglans vi ser när det finns bensin i en vattenpöl.

Bensin är transparent, men en del ljus reflekteras fortfarande från dess yta. Liknande, en del av ljuset som passerar genom bensinen reflekteras från den underliggande ytan av vattnet där de två ämnena möter varandra, eller träffas. Eftersom ljuset som reflekteras från vattnet måste passera tillbaka genom bensinen, den tar en något annorlunda optisk väg än ljuset som reflekterades från bensinytan. Missanpassningen av dessa "längder" av optiska vägar är det som skapar regnbågsskenet - och det fenomenet är tunnfilmsinterferens.

Tunnfilmsstörningar är ett problem för enheter som använder flera lager av tunna filmer, som tunnfilmssolceller, eftersom det betyder att vissa våglängder av ljus reflekteras – eller "försvinner" – vid varje filmgränssnitt. Ju fler tunna filmer en enhet har, ju fler gränssnitt det finns, och ju mer ljus går förlorat.

"Vi inspirerades av ytstrukturen hos ett malöga, som har utvecklats så att det inte reflekterar ljus, " säger Dr Chih-Hao Chang, en biträdande professor i mekanisk och rymdteknik vid NC State och medförfattare till en artikel om forskningen. "Genom att efterlikna det konceptet, vi har utvecklat en nanostruktur som avsevärt minimerar tunnfilmsinterferens."

Nanostrukturerna är inbyggda i tunna filmer som kommer att ha en andra tunn film placerad ovanpå dem. Nanostrukturerna är en förlängning av den tunna filmen under dem, och liknar en tätt packad skog av tunna kottar. Dessa nanostrukturer är "gränssnitt, " penetrera in i vilken tunn film som helst ovanpå dem – och begränsa mängden ljus som reflekteras vid det gränssnittet. Changs team fann att ett gränssnitt med gränssnittets nanostrukturer reflekterar 100 gånger mindre ljus än ett gränssnitt av tunna filmer utan nanostrukturerna.

"Våra nästa steg är att designa en solcellsenhet som drar fördel av detta koncept och att bestämma hur vi kan skala upp den för kommersiella tillämpningar, säger Chang.