Nanomat

Entspiegelung

Nanoporöse Polymerfilme als hochwertige Antireflexbeschichtungen -
eine Entwicklung der Universität Konstanz

Zur Verringerung der meist störenden Reflexion von optischen Bauelementen, Displays, Instrumentenanzeigen, Linsen, Kameraobjektiven, Brillengläsern und Flachgläsern werden dünne Schichten aufgebracht. Dabei nutzt man die Interferenz von Licht an dünnen Schichten. Eine optimale Entspiegelung für Glas sollte einen Brechungsindex n=1,22 haben. Herkömmliche Materialien mit Brechungsindizes n<1,3 sind jedoch nicht bekannt. Unser Verfahren macht es möglich, Schichten mit dem geforderten Wert herzustellen.

Referenz: Nanophase-Separated Polymer Films as High-Performance Antireflection Coatings (S.Walheim, E. Schaeffer, J. Mlynek, U. Steiner) Science Vol.283, 520-522 (1999)

Patent-Portfolio: Internationale Patentanmeldung (1999) anhängig in Europa, USA und Japan.

Die wesentlichen Vorteile der neuen Antireflexschichten sind:

geringe Reflektivität im gesamten sichtbaren Spektralbereich:
unter 0,5% für eine Einzelschicht
unter 0,1% für eine Doppelschicht
unter 0,01% für eine Dreifachschicht
Brechungsindex präzise und kontinuierlich einstellbar
kratzfeste Beschichtung für Glas und Kunststoff
kostengünstige Produktion bei Raumtemperatur

Beidseitig beschichtete Plexiglasscheibe (der rechte obere Bereich ist nicht beschichtet).

Schematische Darstellung des Herstellungsprozesses beispielsweise durch Spincoating

Technologietransfer:

Erste Funktionsmuster vorhanden. Wir sind an weiteren Kooperationspartnern interessiert. Das Technologie-Lizenz-Büro (www.tlb.de) der Baden- Württembergischen Hochschulen bietet interessierten Unternehmen eine (nicht-)exklusive Lizenz.

An allen transparenten Materialien wird ein Teil des anfallenden Lichtes reflektiert. Die Reflexion beruht auf der abrupten Änderung des Brechungsindexes (n) an der Grenzfläche zweier Medien. Durch Beschichtung kann die Reflexion verringert und somit die Transmission erhöht werden. Die Transmission einer unbeschichteten Glasplatte beträgt etwa 92%. Beschichtet man beide Oberflächen mit unseren neuartigen Filmen so werden 99% des sichtbaren Lichts durchgelassen. Es handelt sich dabei um nanoporöse Polymerfilme mit Porengrößen weit unter der Wellenlänge des Lichts. Mit dem Grad der Porosität kann der effektive Brechungsindex sehr leicht in einem Bereich von 1.05-1.6 eingestellt werden. Durch die Bereitstellung von Schichten mit derart niedrigem Brechungsindex können Vergütungen mit extrem hoher Bandbreite und gleichzeitig hoher Transmission erzielt werden.

Etwa 4% des einfallenden Lichts werden an einer Glasoberfläche (n=1.52) reflektiert. Abbildung: © Berliner Zeitung

Mit einer Beschichtung mit n<1.52 (z.B. MgF₂, n=1.38) kann die Reflexion vermindert werden.

Erst mit einer Beschichtung mit n=1.22 kann die Reflexion (für eine Wellenlänge) vollständig unterdrückt werden.

Transmission einer beidseitig beschichteten Weißglasplatte: Eine einfache MgF₂ -Beschichtung (blau) zeigt eine deutlich höhere Restreflexion als unsere neuartige Polymerbeschichtung (violett). Kombiniert man eine MgF₂ -Schicht mit einer Polymerschicht mit n=1.14, so kann eine Transmission von 99.7 % erreicht werden (grün, gemittelt von 400-700 nm). Die durchgezogenen Kurven sind berechnet.

Ansprechpartner:

stefan.walheim@bigfoot.com