SUPERSPIEGEL WERKT MET HONDERDEN LAAGJES PLASTIC

Onderzoekers van het bedrijf 3M in St. Paul, Minnesota zijn erin geslaagd een spiegelend materiaal te maken dat onder alle hoeken zichtbaar licht bijna volledig reflecteert. Bovendien ontwikkelden zij speciale technieken om dit flexibele materiaal in grote hoeveelheden en in willekeurige formaten te maken. Dat is niet eenvoudig, omdat het is opgebouwd uit honderden dunne laagjes plastic, elk niet meer dan honderd nanometer dik. Met behulp van dergelijk reflecterend plastic kan licht over grote afstanden worden getransporteerd zonder dat het intensiteit verliest en ook zonder dat de kleur ervan verandert. Er kunnen ook allerlei optische componenten van worden gemaakt zoals polarisatoren. Wanneer die worden toegepast in beeldschermen, zou de helderheid daarvan sterk verbeteren (Science, 31 maart).

De klassieke spiegel bestaat uit een dun metaallaagje achter glas. Metalen reflecteren het licht weliswaar onder alle hoeken, maar absorberen het ook. Sommige golflengten worden bovendien sterker geabsorbeerd dan andere, waardoor de gereflecteerde bundel anders van kleur is dan de oorspronkelijke. Voor hoogwaardige toepassingen worden dan ook meestal diëlektrische spiegels gebruikt. Die worden gemaakt door een heleboel dunne laagjes van twee of meer transparante materialen op elkaar te leggen.

Elk van de laagjes weerkaatst het licht slechts in beperkte mate, maar wanneer hun onderlinge dikte en samenstelling precies op elkaar worden afgestemd, is het mogelijk dat al die lichtgolven elkaar versterken. Licht dat recht op de spiegel valt, wordt zo bijna volledig teruggekaatst. Een groot nadeel is echter dat lichtstralen die onder een grote hoek (scherend) invallen, juist volledig worden geabsorbeerd.

Tot nu toe werden in diëlektrische spiegels uitsluitend materialen toegepast die lichtgolven in alle richtingen op dezelfde manier behandelen. Er bestaan echter ook materialen waar lichtgolven in verschillende richtingen met verschillende snelheden doorheen gaan. Tot hun eigen verrassing ontdekten de 3M-onderzoekers dat wanneer dergelijke dubbelbrekende plastics in diëlektrische spiegels werden toegepast, het licht uit alle richtingen over een breed golflengtegebied voor bijna 100% werd gereflecteerd. Nog groter was hun verbazing toen bleek dat ze de eersten waren die dit effect – dat met de klassieke optische theorie goed kan worden verklaard – hadden waargenomen. Inmiddels is octrooi op de vinding verkregen en de eerste producten komen binnenkort op de markt.