Schwarzes und weißes Quarzglas: Hochabsorbierendes und diffus reflektierendes SiO2 durch Sol-Gel Prozess und 'Mottenaugen'-Strukturen

Neben exzellenten optischen Eigenschaften, die Quarzglas über einen sehr großen Spektralbereich aufweist, besitzt dieses Material auch herausragende physikalische Eigenschaften wie eine hohe chemische und thermische Beständigkeit. In diesem Beitrag stellen wir hoch absorbierendes ('schwarzes') und diffus reflektierendes ('weißes') Quarzglas vor, das unter anderem zur Falschlichtunterdrückung oder als Kalibriermaterial genutzt werden kann. In einem modifizierten Sol-Gel-Prozess werden mikrometergroße Hohlräume im Materialvolumen hergestellt ('weiß') oder Kohlenstoff-Nanopartikel eingebracht ('schwarz'), um diffuse Streuung respektive Absorption zu erzielen. Zusätzlich werden die Oberflächen mit 'Mottenaugen'-Strukturen entspiegelt, die durch mizellare Block-Copolymer Nanolithografie (BCML) und anschließendes reaktives Ionenätzen erzeugt werden. Die 'Mottenaugen'-Strukturen reduzieren drastisch spekulare Reflexe über einen großen Spektralbereich von 250 nm bis 2500 nm und für variierende Einfallswinkel. Durch Maßschneidern der 'Mottenaugen'-Strukturen kann ein Reflexionsminimum von 0,1 % erreicht und dessen spektrale Position festgelegt werden.