Schon in der Vergangenheit gab es mit dieser Technik erste Erfolge, allerdings nur für kurzwelliges UV-Licht und sichtbares Licht. Für längerwelliges, nahes Infrarot-Licht (NIR) stand eine erfolgreiche Anwendung hingegen noch aus. Der Grund: Die bisher realisierten Säulenhöhen von maximal 500 Nanometern reichen nicht aus, um auch für diese Wellenlängen die gewünschten Transmissionsgrade von 99,5 Prozent oder mehr zu ermöglichen. „Je größer die Wellenlänge des Lichts, das man durchleiten möchte, desto höher müssen die Nanostrukturen sein“, erklärt Zhaolu Diao.
Die Arbeitsgruppe verfeinerte daher ihr Verfahren. Dabei fanden die Forscher einen Weg, um die abgeschiedenen Goldinseln zu vergrößern. „Das hat es uns schließlich ermöglicht, den anschließenden Ätzprozess tiefer in das Material hineinwirken zu lassen“, sagt Diao. Den Forschern gelang es damit, Säulen bis zu einer Höhe von rund 2000 Nanometern, also zwei Mikrometern, freizulegen – viermal so hoch wie bisher.
Die Technik ermöglicht es darüber hinaus sogar, die genaue geometrische Form der Nanosäulen beeinflussen − etwa, in welcher Weise der Durchmesser der Pfeiler von unten nach oben abnimmt, wie spitz sie also zulaufen. Dabei zeigte sich: Säulen, deren Durchmesser sich möglichst gleichmäßig verändert, sorgen später für die höchsten Transmissionswerte.
Die Wissenschaftler testeten diverse Säulenhöhen im Experiment. Dabei bestätigte sich: Je höher, desto größer war auch die Wellenlänge des Lichts, für das die beste Transmission erzielt wurde. Mit 1,95 Mikrometer hohen Säulen etwa lag dieses Transmissionsmaximum bei fast 2400 Nanometern und damit deutlich im NIR-Bereich. Zugleich erhöhte sich mit der Säulenhöhe der Wellenlängenbereich, für den Transmissionsgrade von bis zu 99,8 Prozent erzielt wurden. Bei den 1,95 Mikrometer hohen Säulen erstreckte sich diese hohe Durchlässigkeit (> 99,5 Prozent) auf einen Spektralbereich von rund 450 Nanometern. Bei kleineren Strukturen war dies dagegen nur für ein rund 250 Nanometer breites „Fenster“ der Fall.
Hohe Transmission, einhergehend mit stark reduzierter Lichtreflexion – das sorgt auch für mögliche „Tarnanwendungen“, denn ein entsprechend behandeltes Material unterscheidet sich optisch praktisch nicht mehr von seiner Umgebung. Die Umrisse eines vor eine Kamera gehaltenen, quadratischen Quarzglas-Stücks waren nach dem Ätzprozess weder mit bloßem Auge noch mit der Kamera zu erkennen. Deckten die Stuttgarter Forscher mit ihrem präparierten Quarzglas dagegen eine Abbildung ab, so ließ sich diese auch schräg von oben noch einwandfrei erkennen. Quarzglas mit unbehandelter Oberfläche reflektierte das einfallende Licht dagegen so stark, dass bereits bei einem Blickwinkel von 30 Grad nichts mehr zu erkennen war.