Gli schermi anche sui telefoni e tablet più recenti possono essere difficili da leggere all'esterno in pieno sole. Ispirato alle nanostrutture presenti sugli occhi delle falene, i ricercatori hanno sviluppato una nuova pellicola antiriflesso che potrebbe impedire alle persone di correre all'ombra per guardare i propri dispositivi mobili.

La pellicola antiriflesso mostra una riflessione superficiale di appena lo 0,23 percento, molto inferiore alla riflessione della superficie dell'iPhone del 4,4%, Per esempio. La riflessione è la ragione principale per cui è difficile leggere lo schermo di un telefono in pieno sole, poiché la forte luce che si riflette sulla superficie dello schermo sbiadisce il display.

Ricercatori guidati da Shin-Tson Wu del College of Optics and Photonics, Università della Florida centrale (CREOL), rapporto sul loro nuovo rivestimento antiriflesso in ottica , La rivista della Optical Society per la ricerca ad alto impatto.

"L'utilizzo della nostra pellicola flessibile antiriflesso su smartphone e tablet renderà lo schermo luminoso e nitido, anche se visto all'esterno, " disse Wu. "Oltre a mostrare una bassa riflessione, la nostra pellicola ispirata alla natura è anche resistente ai graffi e autopulente, che proteggerebbe i touch screen da polvere e impronte digitali."

Il nuovo film contiene minuscole fossette uniformi, ciascuno di circa 100 nanometri di diametro (circa un millesimo della larghezza di un capello umano). Il rivestimento può essere utilizzato anche con applicazioni di visualizzazione flessibili come telefoni con schermi che si piegano come un libro, che dovrebbero arrivare sul mercato già il prossimo anno.

Ispirato dalla natura

Molti degli smartphone odierni utilizzano un sensore per rilevare la luce ambientale intensa e quindi aumentare il livello di luminosità dello schermo quanto basta per superare il forte riflesso della superficie. Sebbene questo tipo di controllo adattivo della luminosità possa aiutare a migliorare la leggibilità, consuma anche la carica della batteria. Altri metodi per risolvere il problema della visibilità della luce solare si sono rivelati difficili da implementare.

Alla ricerca di un approccio più semplice per migliorare la leggibilità dello schermo all'esterno, i ricercatori si sono rivolti alla natura. Gli occhi delle falene sono ricoperti da uno schema di nanostrutture antiriflesso che consentono alle falene di vedere al buio e prevengono i riflessi oculari che potrebbero essere visti dai predatori. Poiché altri gruppi di ricerca hanno sperimentato l'utilizzo di nanostrutture simili a falene per ridurre la luce solare riflessa dalla superficie delle celle solari, Wu e il suo team hanno pensato che la stessa tecnica potesse funzionare anche su schermi mobili.

"Sebbene sia noto che le strutture a forma di falena possono ridurre il riflesso della superficie, è relativamente difficile fabbricare una pellicola antiriflesso con questa nanostruttura abbastanza grande da poter essere utilizzata su un telefono cellulare o tablet, " disse Guanjan Tan, primo autore del saggio. "Poiché le strutture sono così piccole, è necessaria una tecnica di fabbricazione ad alta risoluzione e alta precisione."

I ricercatori hanno sviluppato una tecnica di fabbricazione che utilizza nanosfere autoassemblate per formare un modello preciso che può essere utilizzato per creare la struttura a forma di falena su un rivestimento. La semplicità e la precisione di questo processo hanno permesso la fabbricazione dell'intricata struttura in una pellicola abbastanza grande da poter essere applicata a uno schermo mobile.

I ricercatori hanno anche creato un modello computazionale per simulare il comportamento ottico dei rivestimenti. Dopo aver mostrato che il modello rappresentava accuratamente i risultati sperimentali, i ricercatori lo hanno utilizzato per ottimizzare le dimensioni delle nanostrutture dell'occhio di falena per ottenere le migliori prestazioni.

Vedere alla luce del sole

I test della pellicola dopo l'ottimizzazione hanno mostrato che, se osservata alla luce del sole, il vetro coperto con la nuova pellicola ha mostrato un miglioramento di oltre quattro volte nel rapporto di contrasto, la differenza tra il bianco più luminoso e il nero più scuro. Se visto all'ombra, il vetro con la nuova pellicola ha mostrato un miglioramento di circa dieci volte nel rapporto di contrasto. I ricercatori hanno anche utilizzato procedure industriali standard per testare la sua flessibilità, nonché le sue capacità antigraffio e autopulente.

"I nostri risultati misurati indicano che la pellicola antiriflesso simile a un occhio di falena mostra un eccellente comportamento ottico e resistenza meccanica, ", ha affermato Jun-Haw Lee della National Taiwan University, un membro chiave del gruppo di ricerca. "La nostra pellicola fornisce un metodo efficiente ed economico per ridurre il riflesso della superficie e migliorare la leggibilità della luce solare dei dispositivi mobili".

I ricercatori stanno ora lavorando per migliorare ulteriormente le proprietà meccaniche della pellicola antiriflesso, compresa la ricerca del miglior equilibrio tra durezza superficiale e flessibilità, per rendere la superficie della pellicola sufficientemente robusta per l'uso a lungo termine sui touch screen. Stanno inoltre utilizzando il modello di simulazione per ottimizzare ulteriormente la forma e le dimensioni della struttura dell'occhio di falena per ottenere prestazioni ottiche ancora migliori di quanto mai pensato possibile.