Revestimentos Antirrefletores: A camada de "ar" que proteje...
Autor: Kelly CC | Publicado: 2012-11-08T07:26:00-03:00



&nbsp; &nbsp;Revestimentos antirrefletores são capazes de inibir os efeitos de reflexão da luz na&nbsp;superfície&nbsp;do material e dessa forma maximizam a transmitância de luz. A pergunta seria onde eles são&nbsp;necessários?&nbsp; De fato, imagine agora um parabrisa de&nbsp;automóvel&nbsp;onde quando bate luz&nbsp;você&nbsp;não&nbsp;vê&nbsp;reflexos de imagens na&nbsp;superfície&nbsp; lentes de&nbsp;óculos&nbsp;onde ocorrem os mesmos efeitos, esses são exemplos cotidianos e gerais, mas em termos de&nbsp;pesquisa&nbsp;cientifica os mesmos são aplicados em diversos campos, como na Astronomia para melhorar a qualidade do sinal recebido, e em dispositivos&nbsp;ópticos&nbsp;em geral. Na imagem abaixo é&nbsp;possível&nbsp;observar a diferença de um vidro sem um revestimento antirrefletor e outro com esse revestimento.





http://en.wikipedia.org/wiki/File:Antireflection_coating_split_pic.jpg



&nbsp; &nbsp;Em geral a luz pode sofrer absorção, espalhamento, reflexão e transmissão quando incinde em uma&nbsp;superfície&nbsp; os três primeiros itens causam perdas de sinal (se o objetivo é receber o sinal em um determinado detector). Uma alta&nbsp;transmitância&nbsp;de luz muitas vezes pode ser desejada, e nesses momentos buscamos produzir recobrimentos nas&nbsp;superfícies&nbsp;capazes de diminuir as perdas causadas por reflexão e espalhamento, pois&nbsp;fenômenos&nbsp;de absorção estão ligados a estrutura&nbsp;química&nbsp;da&nbsp;superfície, dessa forma podemos equacionar a&nbsp;transmitância&nbsp;de luz em um meio como:







&nbsp; &nbsp;Onde R refere-se a reflexão, IA a intensidade de luz absorvida e IE a intensidade de luz espalhada.&nbsp;

&nbsp;&nbsp;Os&nbsp;fenômenos&nbsp;de espalhamento, em geral, são causados quando temos um material que possui estruturas da ordem do comprimento de onda que esta sendo incidido, logo para minimizarmos este tipo de&nbsp;fenômeno&nbsp;devemos sempre tomar cuidado com as ordens de grandezas das estruturas que são depositadas no material, por exemplo, para uma luz na região do&nbsp;visível,&nbsp;partículas&nbsp;ou aglomerados de ordem de tamanho em torno de 0.4μm, começam a amplificar os&nbsp;fenômenos&nbsp;de espalhamento, no entanto essa mesma ordem de grandeza ainda não causa espalhamento na região do infravermelho. Assim quanto maior o comprimento de onda, menores&nbsp;fosfenos&nbsp;de espalhamentos obtemos. Um&nbsp;fenômeno&nbsp;de espalhamento de luz bem conhecido é a formação do arco-iris:




http://www.blogdothame.blog.br/v1/2012/10/18/arco-iris-de-uma-cor-so/



&nbsp; &nbsp;Os&nbsp;fenômenos&nbsp;de reflexão estão relacionados com o&nbsp;índice&nbsp;de refração do material e seu contraste com o&nbsp;índice&nbsp;do meio (geralmente o ar), logo para minimizar esse tipo de&nbsp;fenômeno&nbsp;deve-se trabalhar com revestimentos ou estruturação capazes de alterar este "contraste" entre&nbsp;índice&nbsp;de refração do meio, geralmente ar, e o da&nbsp;superfície.

&nbsp; &nbsp;Um dos&nbsp;métodos&nbsp;muito utilizados para diminuir&nbsp;fenômenos&nbsp;de reflexão na&nbsp;superfície&nbsp;de um material é conhecido como revestimentos interferométricos, nesta técnica utiliza-se uma ou mais camadas de filmes com diferentes&nbsp;índices&nbsp;de refração e espessura&nbsp;física&nbsp;controlada, como mostra a figura abaixo:





http://physics.stackexchange.com/questions/12208/how-come-an-anti-reflective-coating-makes-glass-more-transparent



&nbsp; &nbsp;Em revestimentos interferométricos o que conta são as relações entre os&nbsp;índices&nbsp;de refração dos filmes, meio e substrato, de modo que se estivermos considerando o meio como o ar, o substrato revestido por dois filmes finos com&nbsp;índices&nbsp;n1 e n2 respectivamente, para obtermos uma boa antirreflexão deve-se obedecer a relação:









&nbsp; &nbsp;No entanto, para obtenção de um revestimento antirrefletor a espessura dos filmes também deve ser controlada, ou seja, a mesma deve ser igual a 1/4 do comprimento de onda do filme (que é equivalente a razão do comprimento de onda do feixe de luz incidente pelo&nbsp;índice&nbsp;de refração do filme), assim:






&nbsp; &nbsp;Assim a espessura física é escrita em função da espessura óptica, e, ou do&nbsp;comprimento de onda do feixe incidente, por:





&nbsp; &nbsp;Na equação acima, d refere-se a espessura&nbsp;física&nbsp;do filme a ser depositado, ε a espessura&nbsp;óptica&nbsp;e n ao&nbsp;índice&nbsp;de refração do material, assim λ é o comprimento de onda incidente, e logo conclui-se que a espessura do filme a ser depositado é equivalente a 1/4 do comprimento de onda do material.&nbsp;

&nbsp;&nbsp;Outro&nbsp;método&nbsp;para obtenção de revestimentos antirrefletores que fornecem ao material uma antirreflexão numa maior escala de&nbsp;incidência&nbsp;angular é por meio de revestimentos de&nbsp;índice&nbsp;gradual, muio mais&nbsp;difícil&nbsp;de se obter do que no caso de filmes&nbsp;interferométricos&nbsp; no entanto são também muito melhores, abaixo&nbsp;mostramos&nbsp;uma figura do que seria um revestimento de&nbsp;índice&nbsp;gradual sobre um substrato qualquer.





http://www.amolf.nl/nanophotovoltaics, setembro de 2010.



&nbsp; &nbsp;Nesses casos o que ocorre é uma variação suave e gradual do&nbsp;índice&nbsp;de refração do meio, geralmente ar, e do substrato de modo que o feixe de luz ao penetrar no revestimento "sente" o&nbsp;índice&nbsp;aumentando&nbsp;passo a passo, o que faz com que gere&nbsp;interferências&nbsp;destrutivas para os feixes refletidos e desta forma uma maior intensidade de luz para os feixes transmitidos.

&nbsp; &nbsp;Assim, é&nbsp;possível&nbsp;observar que ainda é um desafio para a pesquisa em&nbsp;óptica&nbsp;a aquisição de alta&nbsp;transmitância&nbsp;óptica, pois aqui descrevemos apenas um dos&nbsp;parâmetros&nbsp;que causam efeitos de perda de&nbsp;transmitância&nbsp; para estudos nos casos de absorção e espalhamento&nbsp;levaríamos&nbsp;mais um post inteiro, no entanto é&nbsp;possível&nbsp;chegar com substratos de vidros a uma alta&nbsp;transmitância&nbsp;óptica, então como novo desafio e para uma nova postagem, serão apresentados resultados da obtenção de alta&nbsp;transmitância&nbsp;óptica&nbsp;em substratos de vidros simultaneamente com propriedades autolimpantes, isso mesmo, imagine um vidro transparente "como ar" e autolimpante, não&nbsp;precisaríamos&nbsp;mais de limpadores de parabrisas, os&nbsp;óculos&nbsp;sempre limpos e com boa visibilidade, sem contar no grande avanço que&nbsp;teríamos&nbsp;para a industria de sensores e&nbsp;células&nbsp;solares.



&nbsp;Referências:

[1] Camargo, K.C., Tese de doutoramento: Filmes Superhidrofobicos e Antirrefletores em Largo Espectro, maio, 2012

[2]&nbsp;http://en.wikipedia.org/wiki/File:Antireflection_coating_split_pic.jpg&nbsp;, Novembro 2012

[3]&nbsp;http://www.blogdothame.blog.br/v1/2012/10/18/arco-iris-de-uma-cor-so/&nbsp;,&nbsp;Novembro 2012

[4]http://physics.stackexchange.com/questions/12208/how-come-an-anti-reflective-coating-makes-glass-more-transparent&nbsp;,&nbsp;Novembro 2012