Superspiegel met chemie

Superspiegel met chemie

Superspiegel met chemie

Je zou het niet zeggen, maar dit is een bijna perfecte spiegel. Je kijkt naar een sterke vergroting van het oppervlak, dat meer dan 99% van het opvallende licht reflecteert.

Of je haar goed zit kun je er niet in zien, want de spiegel is niet voor de badkamer. Hij is bedoeld voor telescopen en lasers en reflecteert infrarood licht. Daar kun je verre sterrenstelsels mee waarnemen maar ook harde metalen mee doormidden snijden. Hoe beter de spiegels, hoe beter dat gaat. Logisch, want met betere spiegels gaat minder licht verloren. Een gewone badkamerspiegel reflecteert ongeveer 90% van het licht. Deze is dus een stuk beter.

De high-tech spiegel is een voorbeeld van een zogenaamd metamateriaal. De bijzondere microstructuur van het oppervlak zorgt voor de perfecte spiegeling: de staafjes hebben precies de juiste diameter om het infrarode licht optimaal te weerkaatsen.

Polystyreen bolletjes

Wat heeft dat met chemie te maken, vraag je je af? Dat zit 'm in de fabricage. De Amerikaanse ontwikkelaars maakten de spiegel van silicium en bewerkten het oppervlak in eerste instantie met een speciale elektronenbundel. Dat was traag en duur en leverde alleen hele kleine spiegels, van minder dan een millimeter doorsnede. Daar kun je niet veel mee in een laser of telescoop. Voor grotere, praktisch bruikbare spiegels moesten ze dus een alternatieve productiemethode verzinnen. En dat lukte. Dankzij chemie. Hele simpele chemie eigenlijk.

De truc was het gebruik van minuscule bolletjes van het plastic polystyreen. De chemische industrie maakt die in allerlei soorten en maten; in zitzakken en kussens vind je bijvoorbeeld bolletjes met een doorsnede van een paar millimeter. De spiegelonderzoekers namen een iets ander soort bolletjes die meer dan duizend keer kleiner waren (minder dan een micrometer doorsnede).

De bolletjes blijven drijven op water en vormen daar aan het oppervlak helemaal vanzelf een perfect regelmatig patroon. De volgende stap was om dat patroon voorzichtig over te brengen naar het silicium. Daar diende het als sjabloon bij het selectief verwijderen (etsen) van het oppervlak. Op de plaats van de polystyreenbolletjes wordt niets verwijderd en ontstaan dan de spiegelstaafjes. Snel, makkelijk, goedkoop. En met een perfect resultaat: 99,7 procent reflectie. Low-tech methode, high-tech resultaat.

Foto's: ACS Photonics (boven), Wikimedia commons.

 

Terug naar overzicht