Сформировавшиеся эволюционным путем на протяжении миллионов лет биологические фотонные структуры отличаются большим разнообразием и поразительными свойствами, рукотворное воспроизведение которых представляет большую техническую проблему. Использование биологических объектов как матриц уже применялось для изготовления различных материалов, и такой подход получил название «биомиметика».
В данной работе рассматривается доступный и дешевый метод получения наноструктур с низкой отражающей способностью с использованием биотемплатов ("биошаблонов"). Упорядоченная система нановыступов на крыльях цикады была перенесена на пленку из полиметилметакрилата (ПММА) при помощи штамповки, состоящей из двух процессов (Рис.1): вначале на биоматрицу осаждалась пленка золота, которая служила негативом для формирования пленок из ПММА. Полученные при помощи этой технологии образцы проявляли антиотражательные свойства для широкого интервала длин волн (250 -800нм).
На рис.2 приведены типичные изображения, полученные методом СЭМ. Прозрачная поверхность крыла представляет собой гексагонально упакованную систему нановыступов, причем расстояние между выступами приблизительно равно 190 нм, длина составляет около 400 нм, толщина уменьшается от 150 нм у основания до 65 нм. Оказалось, что крылья цикад демонстрируют достаточную механическую прочность для проведения процесса штамповки и упорядоченные структуры на них являются стабильными до 200 оС. Слой воска поверхности нановыступов, уменьшающий поверхностное натяжение, также является чрезвычайно полезным при проведении штамповки, увеличивающий качество оттиска (за счет того, что не происходит слипания и матрица воспроизводится более полно). Получившаяся система нановыступов на пленке ПММА характеризуется довольно высокой степенью вопроизведения исходной матрицы: расстояние между выступами составляет около 195 нм, длина около 390 нм, толщина у основания 155 нм и 60 нм на вершине выступа.
На рис.3 показана спектральная зависимость отражения наноупрядоченных пленок ПММА и обычных, «плоских». Как следует из графика, процент отраженной энергии снижается от 5,9% до 1,8%. Это может проиллюстрировать рис.4, на котором приведены результаты оптической микроскопии для наноупорядоченной и неупорядоченной пленки ПММА с осажденным слоем Cr.
Николай Бородинов.