Super Sapphire: Kratzfest, blendfrei und staubabweisend

Forschende der University of Texas at Austin haben eine experimentelle Saphirglasoberfläche mit Nanostrukturen hergestellt. Sie vermindert Spiegelungen und Beschlag, erleichtert das Entfernen von Staub und ist kratzbeständig. Die Ergebnisse erschienen in Materials Horizons. Ein serienreifes Smartphone-Display oder eine Windschutzscheibe ist das noch nicht.

Warum Nanostrukturen auf Saphir?

Massiver Saphir ist hart, lässt sich aber nur schwer bearbeiten. Das Team erzeugte regelmäßige, sich verjüngende Strukturen nach dem Vorbild von Mottenaugen. Die Form verringert die Reflexion und lässt mehr Licht passieren. Der Abstand der Strukturen betrug etwa 330 Nanometer; ihr Verhältnis von Höhe zu Breite lag bei 2,1.

Im Versuch erreichte die Lichtdurchlässigkeit bis zu 95,8 Prozent bei einer Wellenlänge von 1.360 Nanometern. Dieser Messwert gilt weder automatisch für alle Farben noch für ein fertiges Produkt.

Kratzer, Beschlag und Staub

Kratz- und Eindruckversuche zeigten die mechanische Belastbarkeit der Strukturen. Die gemessene Härte betrug rund 3,7 GPa und war damit mit Glas sowie bestimmten kratzbeständigen Metallen vergleichbar. Sie war jedoch geringer als die Härte von massivem Saphir. Die Oberfläche ist also nicht unzerkratzbar.

Die zunächst stark wasseranziehende Oberfläche lässt Wasser verlaufen, was Beschlag mindern kann. Durch eine weitere Behandlung lässt sie sich stark wasserabweisend machen, sodass Tropfen abrollen. In einem Staubversuch blieben 98,7 Prozent der geprüften Fläche allein mithilfe der Schwerkraft staubfrei. Die Eigenschaften hängen von der Behandlung und den Prüfbedingungen ab.

Mögliche Anwendungen

Optische Linsen, Sensoren, Fenster und Displays könnten künftig profitieren. Dafür müssen die Herstellung auf größere Flächen übertragen und die Haltbarkeit im Alltag geprüft werden. Die Studie belegt noch keine verfügbaren kratzfesten Mobiltelefone.

Quelle: Chien, K.-C. et al., Materials Horizons 12, 1796–1807 (2025), doi:10.1039/D4MH01844C.