La nanotexturización de las pantallas de los dispositivos las haría antireflectantes

Por Amelia OS |

Publicado a las 05:57 AM CST en Nov 1,2017 | Actualizado a las 05:57 AM CST en Nov 1,2017


Al texturar las superficies de vidrio con características nanométricas, los científicos eliminaron casi por completo los reflejos superficiales, un logro que podría mejorar la eficiencia de las células solares, mejorar el uso de la pantalla electrónica y dar soporte a las aplicaciones láser de alta potencia.

Uno de los mayores inconvenientes de las pantallas modernas se experimentan cuando se usa una computadora bajo la iluminación superior o adyacente a una ventana, viendo la televisión en completa oscuridad, o tomando una foto al aire libre en un día soleado usando un smartphone, esto es lo que se conoce como deslumbramiento o glare, en Ingles.

La mayoría de la electrónica existente incluye cubiertas de plástico o vidrio como defensa contra la humedad, polvo y otros contaminantes ambientales. Sin embargo, la reflexión de la luz de dichas superficies puede dificultar la visualización de la información mostrada en las pantallas.

Las superficies de vidrio con nanotexturas grabadas en las mismas, reflejan tan poca luz que se vuelven prácticamente invisibles. Este efecto se aprecia en la imagen de arriba, que compara el resplandor de una pieza de vidrio convencional (derecha) con el del vidrio nanotexturado (izquierda), que no muestra ningún resplandor. CRÉDITO: Laboratorio Nacional de Brookhaven.

En la actualidad, investigadores del Centro de Nanomateriales Funcionales (CFN), una instalación del Departamento de Energía de los Estados Unidos, en el Laboratorio Nacional de Brookhaven, han desarrollado una técnica innovadora para minimizar los reflejos superficiales de las superficies de vidrio a casi cero, grabando en sus superficies características a nanoescala.

Si se produce una alteración repentina del índice de refracción en la trayectoria de la luz, se refleja una parte de la luz. El índice de refracción es la medida en que un rayo de luz se dobla cuando viaja de un material a otro, por ejemplo, entre el vidrio y el aire. Los aspectos nanoescala hacen que el índice de refracción cambie gradualmente del aire al vidrio, evitando así los reflejos. El vidrio ultra-transparente nanotexturizado es antirreflejo en una amplia gama de longitudes de onda -el espectro visible y casi infrarrojo- y en una amplia gama de ángulos de visión. Los reflejos se minimizan en la medida en que el vidrio se vuelve invisible.

Este “vidrio invisible” podría hacer más que mejorar la experiencia del usuario para las pantallas electrónicas de consumo regular. Podría mejorar la eficiencia de conversión de energía de las células solares minimizando la cantidad de luz solar perdida a la refección. También podría ser una alternativa prometedora a los recubrimientos antirreflectantes propensos a los daños que se utilizan convencionalmente en láseres que emiten potentes pulsos de luz, como los que se aplican a la fabricación de dispositivos médicos y componentes aeroespaciales.

nanotexturización , notese las nanoestructuras en la superficie

Para la texturización a nanoescala de las superficies de vidrio, los investigadores adoptaron una técnica conocida como autoensamblado, es decir, el potencial de algunos materiales para formar voluntariamente arreglos ordenados por ellos mismos. Aquí, la forma en que un material de copolímero en bloque autoensamblado funcionaba como una plantilla para grabar y transformar la superficie de vidrio en un “bosque” de estructuras de nanoescala en forma de cono que tenían puntas afiladas. Esta geometría elimina prácticamente todos los reflejos superficiales. Los copolímeros en bloque son polímeros industriales, o cadenas continuas de moléculas, contenidos en diversos productos como cintas adhesivas, suelas de zapatos e interiores automotrices.

 

En el pasado reciente, los colaboradores de la CFN han adoptado un proceso similar de nanotexturación para proporcionar características autolimpiantes y repelentes al agua, así como un potencial antivaho para el vidrio, el silicio y ciertos materiales plásticos, y también para hacer que las células solares de silicio sean antireflectantes. Las nanotexturas de la superficie son similares a las que se ven en la naturaleza, por ejemplo, los diminutos postes que atrapan la luz y que hacen que los ojos de las polillas se oscurezcan para ayudar a los insectos a prevenir la detección de depredadores y los conos cerosos que mantienen limpias las alas de cigarra.

Esta sencilla técnica puede ser utilizada para nanotexturar casi cualquier material con un control preciso sobre el tamaño y la forma de las nanoestructuras, lo mejor es que no se necesita una capa de recubrimiento separada para reducir el deslumbramiento, y las superficies nanotexturadas superan a cualquier material de recubrimiento disponible en la actualidad. Atikur Rahman, profesor asistente en el Departamento de Física del Instituto Indio de Enseñanza e Investigación Científica

 

Hemos eliminado los reflejos de las ventanas de vidrio, no cubriendo el vidrio con capas de diferentes materiales, sino cambiando la geometría de la superficie al nivel de la nanoescala “, anotó otro de los investigadores. “Porque nuestra estructura final está compuesta enteramente de vidrio, es más durable que los recubrimientos antirreflejos convencionales.”

Para calcular el rendimiento de estas superficies de vidrio nanotexturadas, el equipo evaluó la cantidad de luz transmitida a través de las superficies y reflejada desde ellas. Los resultados de las evaluaciones experimentales de superficies que tenían nanotexturas de diferentes alturas conformadas a sus simulaciones de modelos, demostraron que los niveles de luz más bajos se reflejaban en conos más altos. Por ejemplo, las superficies de vidrio que tenían nanotexturas con una altura de 300 nm reflejan menos del 0,2% de la luz roja entrante, de 633 nm de longitud de onda. La cantidad de luz transmitida a través de las superficies nanoestructuradas es alta (es decir, superior al 95% y 90%, respectivamente) incluso a una longitud de onda cercana al infrarrojo de 2.500 nm y ángulos de visión de 70°, que es muy alta.

nanotexturización

Otras aplicaciones podrían incluir dispositivos ópticos como microscopios y cámaras para su uso en entornos húmedos, donde las capacidades antirreflectantes y antivaho podrían ser útiles. En los dispositivos de pantalla táctil, el vidrio no sólo eliminaría los reflejos, sino que también resistiría la contaminación por sudor.

En última instancia, si el costo de este tipo de vidrio puede reducirse lo suficiente, incluso las ventanas de los automóviles podrían beneficiarse, limpiándose de suciedad y arena en la superficie exterior de las ventanas, eliminando el resplandor y los reflejos que pueden afectar la visibilidad, y previniendo el empañamiento en la superficie interior.

 


Referencias & Fuentes

azonano.comNanotextured Glass Prevents Glare

eurekalert.orgMaking glass invisible: A nanoscience-based disappearing act

news.mit.eduThrough a glass, clearly

technologyreview.com | Glass without Glare

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Amelia Oliveira Santos

Investigador asociado: temas biocombustibles, nanomateriales, Olimpiadas Nacionales de Química

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