Neuartiges Druckverfahren: schwarz wird transparent
«Wir haben ein völlig neues Druckverfahren entwickelt, das Guttenbergs Konzept auf den Kopf stellt», sagt Prof. Olivier Martin, Leiter des Labors für Nanophotonik und Metrologie an der EPFL Fakultät für Ingenieurwissenschaft und Technologie. Stolz zeigt Martin eine Darstellung des Logos der EPFL, das mit der bahnbrechenden Methode seines Teams hergestellt wurde. Die Buchstaben des Logos sind transparent, während ihre Ränder schwarz oder alufarben sind. Das ursprüngliche Ziel der Forschenden war es, ein Material zu entwickeln, das das Licht vollständig absorbiert. Sie schufen ein Material, das aus drei Schichten besteht – zunächst Aluminium, dann Magnesiumfluorid (eine dielektrische Verbindung) und schliesslich Chrom – und auf einem Plexiglas-Substrat sitzt. Jede Schicht ist nur ein paar Nanometer dick. Das Endergebnis ist eine schwarze Oberfläche, die alle Lichtwellen absorbiert: «Schwarz ist eine wirklich schwer zu erzielende Farbe», sagt Martin, «normalerweise erhält man etwas, das entweder bläuliche oder violette Untertöne hat. Aber in unserem Fall war das Schwarz, das wir erhalten haben, wirklich schwarz. Das bedeutet, dass unser Material 100 % des Lichts einfangen kann, dem es ausgesetzt ist.»
Ein perfekter Spiegel
Sebastian Mader, der Doktorand, der das Projekt leitete, wollte sehen, was passieren würde, wenn er die oberste Schicht des Materials, das Chrom, entfernen würde: «Als ich das getan hatte, waren nur noch die dielektrische Verbindung und das Aluminium übrig», sagt er. «Zusammen bilden diese beiden Verbindungen einen perfekten Spiegel. Sie reflektieren alle Wellenlängen des Lichts und absorbieren nichts davon», sagt Mader und geht noch einen Schritt weiter: Er entfernt diese beiden Schichten, so dass nur noch das Plexiglas-Substrat übrig bleibt: «So erhalten wir eine vollständig transparente Oberfläche», sagt Mader.
© 2022 EPFL
Zeichnung der Transparenz
Die Forschenden entfernten die einzelnen Schichten mit einem Laser. Das Verfahren war so präzise, dass sie die Schichten beliebig ausdünnen konnten, um das gesamte Spektrum an Schattierungen zwischen schwarz und transparent wiederzugeben: «Je länger wir den Laser auf einer bestimmten Stelle belassen haben, desto mehr Material wurde abgetragen», sagt Martin, «wir haben im Grunde genommen eher Linien der Transparenz als Linien der Farbe ‹gezeichnet›󠅒.» Die neue Methode könnte vor allem für Sicherheitsanwendungen und den Druck von Banknoten nützlich sein: «Kontrast ist für unsere Augen sehr wichtig, und da unsere Methode sowohl vollständig schwarze als auch vollständig transparente Bereiche erzeugen kann, können wir einen starken Kontrast erzeugen», sagt Martin. «Wir können zum Beispiel weisse Buchstaben auf einen schwarzen Hintergrund zeichnen, wodurch die Buchstaben sehr gut lesbar sind.» Die Studie erscheint in Light: Advanced Manufacturing.
