Antihaftschichten, z.B. aus Platin, sind oft zwingend notwendig für eine dauerhaft stabile und reproduzierbare Replikation. Mit Femtosekundenlasern können solche Antihaftschichten mit regelmäßigen Mikrostrukturen versehen werden, deren Auflösung im einstelligen Mikrometerbereich und darunter liegen kann.

Nanostrukturen mit Antireflexeigenschaften lassen sich effizient mittels eines speziellen Plasmaätzprozesses in PMMA herstellen. Dies kann auf planen Flächen, aber auch auf Freiformflächen, die z.B. mittels Ultrapräzisionsbearbeitung vorgearbeitet wurden, durchgeführt werden. Der durchschnittlich erreichbare Rest-Reflexionsgrad beträgt ca. 3% bis 5% und wird mittels Nickel-Galvanik in ein Negativ-Template übertragen. Dieses Template kann als Formeinsatz für die Replikation mittels Heißprägen oder Spritzguss genutzt werden.

Die Replikation stochastischer Nanostrukturen mit Antireflexeigenschaften (Mottenaugenstrukturen) erfolgt derzeit auf planen Flächen, um einzelne Prozessschritte bis zur Realisierung ideal abgeformter Strukturen zu optimieren. Zukünftig kann die Replikation auf komplexe optisch wirksame Flächenerweitert werden, wie etwa Fresnelstrukturen, Sphären und Asphären. Masterstrukturen, die mittels Plasmaätzen in PMMA (Rest-Reflexionsgrad ca. 3% bis 5%) und Nickel-Galvanik hergestellt werden, können so gut abgeformt werden, dass der Reflexionsgrad des Replikats teilweise sogar unter jenem des Masters liegt.

Die Forschergruppe nanoreplica am Fraunhofer IOF arbeitet an Technologien zur Herstellung präziser Abformwerkzeuge. Basistechnologien zur Herstellung von Formeinsätzen aus Nichteisenmetallen (z.B. Aluminium) sind das Diamantdrehen mit Fast-Tool- und Slow-Tool-Servo (FTS und STS) sowie das Diamantfräsen und Diamanthobeln. Damit sind Formabweichungen und Rauhigkeiten in optischer Qualität (P-V < 1 µm, Ra <10 nm) mit CNC-basierter Freiheit bezüglich der Oberflächengeometrien erreichbar.
Besonderes interessant ist diese Technologie für Formeinsätze, die zur Herstellung optischer Komponenten aus Kunststoff eingesetzt werden. Aber auch andere Funktionalitäten wie Fluidstrukturen (z.B. für Mikrofluidikchips) können erzeugt werden. Erste Versuche haben gezeigt, dass mit besonderer Maschinentechnik auch die Bearbeitung von Stahl möglich ist. Damit werden der Diamantzerspanung neue Anwendungsgebiete eröffnet.

Einen Schwerpunkt innerhalb der nanoreplica-Forschergruppe bildet die Laserstrukturierung von Diamantwerkzeugen. Kommerziell verfügbare Diamantwerkzeuge decken nur einen ganz bestimmten Geometriebereich ab und werden meist als Radienwerkzeug mit definierter Spitze angeboten. Für die effektive spanende Strukturierung bestimmter Mikrostrukturen kann es sinnvoll sein, andere Werkzeuggeometrien anzuwenden. Hier bietet sich die Strukturierung mittels Femtosekundenlaser an. Diamantwerkzeuge können so mit speziellen Spitzengeometrien versehen und als Ein- oder Mehrzahntool ausgeführt werden.

Zur Charakterisierung von Oberflächen-Nanostrukturen sind Verfahren, die auf Streulicht basieren aufgrund ihrer robusten und berührungslosen Eigenschaften sowie ihrer hohen Sensitivität besonders geeignet. Das am Fraunhofer IOF entwickelte Messsystem ALBATROSS-TT ermöglicht die hochsensitive Erfassung der winkelaufgelösten Streulicht-, Reflexions- und Transmissionsverteilung an optischen und nichtoptischen Oberflächen im dreidimensionalen Raum. ALBATROSS-TT steht dabei für 3D-Arrangement for Laser Based Transmittance, Reflectance and Optical Scatter measurement – Table Top.
Das System ist für den prozessnahen Einsatz konzipiert. Die kompakte Bauweise und die vollständige Hausung ermöglichen einen flexiblen Einsatz, geschützt vor externen Einflüssen wie etwa Licht oder Kontaminationen aus dem Prozessumfeld.