Det finns många mänskliga problem som forskare och ingenjörer har löst genom att dra idéer direkt från biomekanismer som finns i andra livsformer, från kardborreband till Japans berömda kultåg, Shinkansen. Således, det borde inte komma som en överraskning att veta att många anmärkningsvärda framsteg inom antireflexbeläggning inspirerades av de märkliga biostrukturer som finns i malögon.

Som huvudsakligen nattdjur som vill hålla sig dolda från rovdjur, nattfjärilar har utvecklats för att utveckla ögon som är icke-reflekterande. Deras ögon har en periodisk nanometrisk struktur som gör ögonytan graderad, i motsats till polerad. Detta gör att det mesta av det infallande ljuset böjs vid ytan och därför, överföras genom ögat istället för att reflekteras av det. Denna struktur i nanoskala är så effektiv att forskare har försökt efterlikna den med andra material för att skapa antireflekterande beläggningar med varierande framgång.

Dock, trots de senaste framstegen inom nanovetenskap som gör det möjligt att använda denna idé för olika praktiska tillämpningar, det finns fortfarande hinder att övervinna när det gäller skalbarhet och tillverkningskostnad. För att ta itu med dessa problem, forskare från Tokyo University of Science och Geomatec Co., Ltd., Japan, har arbetat på en ny strategi för att producera moth-eye nanostrukturer och transparenta filmer. I deras senaste studie, publiceras i Mikro- och nanoteknik , de presenterar en lovande metod för att tillverka malögonformar och filmer i stor skala.

Även om detta forskarteam tidigare hade lyckats skapa malögonformar gjorda av glasartat kol etsat med en syrejonstråle, detta tillvägagångssätt var inte skalbart. "För att producera glasartade kolsubstrat krävs användning av pulvermetallurgiteknologi, som är svår att använda för att tillverka formar med stor yta, " förklarar professor Jun Taniguchi från Tokyo University of Science, "För att övervinna denna begränsning, vi försökte använda endast ett tunt lager av glasartat kol avsatt ovanpå ett stort vanligt glassubstrat."

Dessutom, för att göra denna nya strategi genomförbar, teamet valde denna gång att använda ett induktivt kopplat plasma (ICP)-system i motsats till den tidigare använda elektron-cyklotronresonansjonkällan. Medan båda enheterna kan etsa glasartat kol med en koncentrerad stråle av syrejoner, ICP-teknik producerar ett bredare jonstrålningsområde, som är mer lämpad för arbete på stora konstruktioner.

Efter att ha testat med olika ICP-parametrar, forskarna fastställde att en tvåstegs ICP-etsningsprocess var bäst för att få en högkvalitativ nanostrukturerad form. Sedan, de använde denna form för att producera en transparent film med en malöga-nanostruktur med hjälp av ett UV-härdbart harts.

De optiska egenskaperna hos denna film var anmärkningsvärda; dess reflektans mot ljus i det synliga området var endast 0,4 %, 10 gånger lägre än för en liknande film utan mal-öga nanostruktur. Vad mer, ljustransmittansen genom materialet ökades också, vilket innebär att ingen avvägning i optiska egenskaper inträffade som ett resultat av att filmen användes för att reducera reflekterat ljus.

Herr Hiroyuki Sugawara, teknisk chef på Geomatec, lyfter fram de många möjliga tillämpningarna av sådana antireflekterande filmer om det var möjligt att producera dem i meterskala:"Vi skulle kunna använda dessa filmer för att förbättra synligheten i platta bildskärmar, digitala skyltar, och de genomskinliga akrylplattorna som använts överallt sedan starten av COVID-19-pandemin. Dessutom, antireflekterande beläggning kan också vara ett effektivt sätt att förbättra prestandan hos solpaneler."

Den här studien visar hur man kan utöka användningen av biologiskt inspirerade strukturer genom att göra deras tillverkning lättare skalbar. Dessa framsteg kan också bidra till att bevara naturen så att vi kan fortsätta att få användbara idéer från andra arter.