抗反射塗層用合成微球的研究

來自賓州州立大學的一個研究團隊發現，合成微球的納米微孔可大範圍高頻度地吸收來自各個方向的光，因此可以用於抗反射塗層。合成微球微孔吸光的原理還可以用來解釋葉蟬是如何利用相似微粒躲避捕食者的。

科學家們很早就知道葉蟬可以分泌一種被稱作刺體的超疏水微粒，塗抹於翅膀後可在濕潤環境下保持翅膀的乾燥。但在此前，令科學家們費解的是，它們可見波長環境下，這些刺體是如何保護葉蟬和它們的卵，讓其與周邊環境融為一體的。

「我們知道這些合成例子在光學領域因其特殊結構看起來是非常有趣的，」Tak-Sing教授表示。「我們之前不太了解，直到我以前的一個博士後學生、論文的第一作者楊士寬在一次小組會議上提出這一觀點——葉蟬翅膀上的有著天然結構的不粘『塗層』與我們的合成微粒十分的相似。這讓我們很好奇在自然界中葉蟬是如何使用這些微粒的。」

「我們翻找了一些科學文獻，發現基本沒有關於葉蟬刺體可用作『隱形衣』的介紹。但是合成微粒中的孔隙尺寸非常接近光波長，可以捕獲從紫外光到可見光再到近紅外的幾乎99%的光。粒子表面就像一種可以用在隱形裝置的特異材料。」

「但是問題在於葉蟬可分泌的『隱形』物質非常少，並很難收集，」Wong 說道。「但在實驗室里，我們已經能夠生產出足夠的可用在一台機器上的量，來觀察它們的光學性能。」

在《自然通訊》網站上的一篇論文里提到，研究人員對昆蟲的視覺模擬後發現這些讓葉蟬在捕食者眼中隱形的刺體與隱形塗料非常相似。隱形在自然界中非常普遍，但卻鮮有天然的可抗反射塗層的例子。但蛾眼卻是個典型的例外。蛾眼的抗反射納米結構在夜裡卻可以阻止光反射出去，以免被捕食者發現。

合成微球的製造工序是一套相當複雜需藉助電化學沉積的五步法工序。但生產卻是可以規模化的，不少材料都能用作原材料，包括金、銀、二氧化錳或者導電聚合物。

合成微球作為一種抗反射塗層，在感測器和照相機中也有應用，可以抓取一些不必要的光來增加信噪比。這在望遠鏡中是非常有用的。在太陽能電池中，合成微球塗層的3D微球結構可以捕獲不同波長不同角度的光，這些就不需要再去安裝太陽追蹤裝置了。

「這篇論文的意義遠不止一篇基礎研究，」Wong表示。「今後我們或許還會嘗試擴大該結構的捕光波長範圍，或許它就能吸收更長的電磁波，如中紅外光，拓展其在感測和能源領域的應用。」

但這還需要進一步的研究。論文《超抗放射合成刺體》的第一作者楊士寬現在是中國浙江大學的一名教授。其他作者分別是畢業生Nan Sun、Birgitt Boschitsch Stogin、Jing Wang，博士後學者Yu Huang，均來自賓州州立大學機械與核工程核能學院和材料研究學院。

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