Strato a specchio colorato stampato su un foglio. La stampa a getto d'inchiostro consente la strutturazione, in modo tale da poter stampare anche loghi di grandi dimensioni. Credito:Qihao Jin, KIT
Gli specchi dielettrici, detti anche specchi Bragg, riflettono la luce quasi completamente. Pertanto, sono adatti per varie applicazioni, come sistemi di telecamere e sistemi di sensori per la microscopia e le tecnologie mediche. Finora, tali specchi sono stati prodotti mediante processi complessi in costosi dispositivi sottovuoto.
I ricercatori del Karlsruhe Institute of Technology (KIT) sono ora i primi a stampare specchi Bragg di alta qualità con stampanti a getto d'inchiostro. Questo potrebbe aprire la strada alla produzione digitale di specchi personalizzati. I risultati della ricerca sono pubblicati in Materiali avanzati .
Gli specchi Bragg sono prodotti applicando diversi strati sottili di materiali su un supporto. Lo specchio ottico risultante riflette specificamente la luce di una certa lunghezza d'onda. La riflettività di uno specchio Bragg dipende dai materiali, dal numero di strati applicati e dai loro spessori. I ricercatori di KIT sono stati i primi a stamparli su supporti diversi. Ciò facilita in gran parte la produzione.
Inchiostri realizzati con nanoparticelle
"Sviluppare inchiostri adatti e stabilire un processo affidabile per la produzione di diversi strati sottili è stata una grande sfida", afferma il professor Uli Lemmer del Light Technology Institute (LTI) di KIT, a capo del progetto che fa parte del "3D Matter Made to Order" cluster di eccellenza.
I costituenti degli inchiostri devono avere adeguate proprietà ottiche ed essere solubili. Inoltre, ogni strato dovrebbe essere il più omogeneo possibile per ottenere una pila di strati consistente. La pressione deve essere controllata con precisione e i risultati devono essere riproducibili per garantire eccellenti proprietà ottiche e un'elevata riflettività degli specchi di Bragg.
Il team di ricerca ha deciso di utilizzare le nanoparticelle. "Grazie al rapido sviluppo della nanochimica, le nanoparticelle stanno diventando più economiche e diverse", afferma Lemmer. Il suo team ha utilizzato una miscela di due diversi materiali, ossido di titanio e polimetilmetacrilato, come componenti ottici degli inchiostri. Utilizzando gli inchiostri, i ricercatori sono riusciti a produrre proprietà ottiche e spessori degli strati estremamente precisi. "Abbiamo raggiunto una riflettività molto elevata del 99 % solo con dieci doppi strati", afferma Lemmer.
Stampa su aree grandi e piccole
Il metodo sviluppato dai ricercatori di LTI può essere utilizzato su aree molto piccole fino a intervalli di pochi micrometri, consentendo la produzione di componenti ottici per tecnologie di microsistemi o sistemi di telecamere. D'altra parte, grandi aree di alcuni metri quadrati possono essere stampate per moduli solari, facciate ed espositori pubblicitari.
Tali specchi sono stati persino stampati su fogli di plastica flessibili. "Il processo completamente digitale consente la fabbricazione di strati speculari che sono adattati con precisione all'applicazione. Questo è un grande vantaggio rispetto ai metodi di fabbricazione convenzionali", afferma Lemmer. + Esplora ulteriormente
