SCHOTT solutions n° 2/2012 > Nanoestructuración

Los desarrolladores de SCHOTT han perfeccionado el proceso de litografía de nanoimpresión. Ahora se puede utilizar incluso para crear hologramas sobre superficies de vidrio. Foto: SCHOTT/C. Costard

Guiar luz con precisión


Desarrolladores de SCHOTT crean nanoestructuras sobre superficies de vidrio y convierten la tecnología de litografía de nanoimpresión en una plataforma para productos y aplicaciones innovadoras.


Thilo Horvatitsch

Bajo el microscopio electrónico forman un paisaje de misteriosas esculturas idénticas: unos cristales de silicio dispuestos periódicamente sobre una superficie de vidrio. Los ingenieros pueden especificar su forma, su tamaño y su separación con precisión. Los desarrolladores de SCHOTT han perfeccionado un proceso para nanoestructurar superficies: la denominada litografía de nanoimpresión.

Combinando esta tecnología con materiales y métodos de recubrimiento especiales, se pueden crear complejas estructuras superficiales funcionales. Estas estructuras son tan pequeñas y sofisticadas, que son capaces de dirigir, reflejar, absorber o manipular la luz incidente. Esta tecnología se puede utilizar asimismo para generar superficies con un tacto específico o un efecto decorativo.
El proceso de producción incluye un paso de curado con luz ultravioleta. Foto: SCHOTT/C. Costard
”Queremos aprovechar estas nuevas posibilidades y estamos trabajando para convertir la nanoestructuración en una plataforma tecnológica para el futuro desarrollo de aplicaciones y productos innovadores” comenta la Dra. Eveline Rudigier-Voigt, SCHOTT Senior Manager de Coatings. La base para ello existe. Hasta ahora esta tecnología estaba restringida a aplicaciones y superficies relativamente grandes sobre substratos flexibles. Los materiales rígidos sólo admitían formatos reducidos, por ejemplo obleas nanoestructuradas ópticamente o elementos ópticos difractivos (DOEs) como sucesores de las lentes y espejos tradicionales. Además, los procesos convencionales son muy lentos, requieren muchos pasos o no son adecuados para superficies grandes o substratos rígidos, como el vidrio especial.

En contraste con esto, un prototipo tecnológico inicial de SCHOTT no sólo permite la nanoestructuración del vidrio, sino también una rápida fabricación de formatos de vidrio de 30 cm x 40 cm. SCHOTT ha aplicado los principios de la nanotecnología química para desarrollar un recubrimiento especial de base sol-gel, que admite la impresión de nanoestructuras. Aplicado sobre un substrato de vidrio, hace posible obtener propiedades diversas, tales como un índice de refracción a medida para aplicaciones ópticas.
Se confecciona una matriz para obtener una rejilla de interferencia óptica, que difracta la luz (Izda.). SCHOTT utiliza también esta técnica para crear un elegante look realista de acero inoxidable cepillado sobre el vidrio (Dcha). Foto: SCHOTT/C. Costard
Estas estructuras son resistentes a las altas temperaturas. Incluso sin tener en cuenta el substrato de vidrio inherentemente resistente al calor, los recubrimientos aquí desarrollados o utilizados soportan temperaturas de 200 - 700° C. Asimismo se pueden crear recubrimientos sol-gel vítreos estables a altas temperaturas.

”Esta plataforma tecnológica abre las puertas a una amplia variedad de aplicaciones. Para muchas de ellas nos hemos asegurado una protección amplia mediante solicitudes de patente para nuestros materiales y procesos,” comenta el Dr. Matthias Bockmeyer, SCHOTT Senior Manager de Material Development. Otros posibles campos de aplicación incluyen el vidrio arquitectónico con superficies antirreflectantes especiales, hologramas para la protección de marcas comerciales y nanoestructuras ópticas para la emisión de luz en OLEDs, así como filtros difusores para pantallas de TV. También podrían ser una aplicación interesante para la tecnología solar de capa fina los sistemas de ”Light-Trapping” (trampa de luz) ópticos, para una absorción más eficiente de la luz.

En SCHOTT se está estudiando una posible aplicación decorativa para aparatos domésticos: un acabado realista de acero inoxidable cepillado sobre el vidrio. Permitirá combinar las ventajas del vidrio, tales como la fácil limpieza y la resistencia a las rayaduras, con el look elegante del metal. Aparte de esto, la tecnología de litografía de nanoimpresión permite utilizar numerosos colores y formas distintas sobre las superficies de vidrio.

Las estructuras de silicio cristalino dispuestas periódicamente en conformidad con la longitud de onda mencionadas al principio, que están siendo desarrolladas conjuntamente con el Centro Helmholtz de Berlín, podrían ser un importante campo de futuro para SCHOTT. Uno de los principales objetivos es la producción a bajo coste de cristales fotónicos para la manipulación controlada de la propagación de la luz dentro de un material o de la interacción de la luz con el mismo. Esto podría mejorar la potencia de procesamiento (óptico) de datos – un prerrequisito para el supercomputador óptico del futuro. <|

Nanoestructuración con recubrimiento de sol-gel