Nanočočky mění osvětlení. Česká firma IQ Structures nasměruje paprsky, kam je třeba



Nanotechnologie proměňují řadu tradičních oborů. Díky české společnosti IQ Structures a jejím nanočočkám je možné směrovat světlo z moderních LED zdrojů způsobem, jaký klasická optika nezvládá. Mohou tak vznikat lehká, plochá a tvarovatelná svítidla, ze kterých světelné paprsky dopadají přesně tam, kam mají.

I když je společnost IQ Structures poměrně mladá, vznikla v roce 2012, tým lidí, kteří ji tvoří, spolupracuje i více než dvacet let. U jejího zrodu stáli zejména Tomáš Těthal, Petr Franc, Philip Hudson a Martin Jotov, kteří zde zužitkovali bohaté zkušenosti z mezinárodního obchodu i výzkumu a vývoje v oblasti boje proti padělání a dalších technologických oblastí.

Od hologramu k nanočočce

Před více než dvaceti lety totiž Tomáš Těthal založil společně s dalšími partnery společnost Czech Holography, která se stala průkopníkem bezpečnostní holografie vyráběné pomocí elektronové litografie. „Tato společnost se o několik let později spojila zkušenými manažery z Velké Británie, mimo jiné Philipem Hudsonem, a vznikla tak mezinárodní skupina firem Optaglio, která se během několika let dostala na absolutní světovou špičku v ochraně proti padělání s obratem přesahujícím půl miliardy korun,“ popisuje cestu ke vzniku IQ Structures Martin Jotov, výkonný ředitel firmy.

Společnost vyvíjí a vyrábí mikro a nanostruktury, které dodávají výrobkům a materiálům unikátní funkce a vlastnosti. Zaměřuje se na tři hlavní oblasti: ochranu proti padělání, optiku pro LED svítidla a nové materiály. „V oblasti ochrany proti padělání jsme navázali na předchozí zkušenosti z mezinárodního obchodu a dodáváme špičková bezpečnostní řešení, zejména v optické ochraně polykarbonátových osobních a cestovních dokladů. Jedná se o rychle rostoucí tržní segment, který je zároveň technologicky náročný a můžeme na něm využít přednosti našich technologií a jejich kombinace, které jsou unikátní v celosvětovém měřítku,“ dodává Martin Jotov.

České firmě se v této oblasti podařilo spojit bezpečnostní prvky velmi odolné proti padělání s vizuální atraktivitou a možností snadné kontroly pouhým zrakem. „Navíc jsme schopni je aplikovat i do polykarbonátu, což je velmi vzácné a zároveň žádané po celém světě, který postupně přechází právě na polykarbonátové doklady,“ upozorňuje Martin Jotov. Zákazníky v této oblasti jsou především bezpečnostní a ceninové tiskárny, vlády jednotlivých zemí či majitelé značek, jejichž výrobky se často padělají.

K vytváření ochranných prvků používá velmi tenký elektronový paprsek v řádu jednotek či desítek nanometrů, k zapisování velmi jemných, přesně spočítaných struktur, které pro lidské oko dohromady vytváří dojem zajímavých efektů, jako je třetí rozměr, změna barvy či otočení obrazu. „Zároveň jsou struktury tak malé, že je není možné kopírovat ani speciálními kopírovacími zařízeními, protože jejich rozlišení je i tisíckrát horší, než u elektronové litografie, kterou využívá IQ structures,“ konstatuje Martin Jotov. Optika pro nástup LED osvětlení

Druhou oblastí, na níž se IQ Structures zaměřuje, je právě nano a mikro strukturovaná optika pro interiérová, exteriérová a automobilová LED světla a speciální sensory. „S přechodem na LED technologii zažívá trh osvětlení revoluci a trh těchto svítidel roste až o 40 procent ročně. A nový zdroj světla klade také nové nároky na optiku, které klasická optika, tedy vstřikovaná, extrudovaná či broušená, často nedokáže splnit. Naše řešení založené na mikro a nano strukturovaných čočkách přináší úplně nový koncept do tohoto velmi rychle rostoucího trhu,“ doplňuje Martin Jotov.

České řešení vyniká především rozsahem miniaturizace a přesností kontroly světla. „Díky využití precizních nano a mikro struktur, kde začínáme s přesností na 10 nanometrech. Zároveň dokážeme tyto struktury velmi efektivně vyrábět v milionových či dokonce miliardových sériích,“ konstatuje Martin Jotov. Tuto technologii využívají především výrobci svítidel, ať už automobilových nebo interiérových.

Technologie vyvinutá IQ Structures je natolik inovativní, že v oblasti nanočoček zatím nemá významnou přímou konkurenci. Nejblíže tomu, co nabízí, jsou společnosti Brightview a Luminit z USA, Temicon z Německa či Nanocomp z Finska.

Třetí oblastí působení IQ Structures, která je zatím spíše ve stádiu výzkumu a vývoje, jsou nové materiály a 3D nano-tisk pro biomedicínu, energetiku, mikrolaboratoře a další směry.

Cena z Frankfurtu

Prosazovat převratné technologie přitom není vždy jednoduché. „Zabýváme se takzvanými disruptivními technologiemi, neboli snažíme se nahradit stávající řešení něčím úplně novým. Pereme se tak s firmami, která jsou mnohonásobně větší a mají za sebou dlouhou historii a velký kapitál. My musíme být výrazně inovativnější a nenechat se odradit počátečními neúspěchy,“ popisuje Martin Jotov cestu k úspěchu.

Prosadit se na světovém trhu pak vyžaduje značné finanční prostředky. „Vynakládáme velké prostředky na výzkum a vývoj i na mezinárodní obchod a marketing, a proto máme značné nároky na kapitál, a jeho shánění jsme museli věnovat od začátku významnou část našeho času,“ vysvětluje Martin Jotov. Firma totiž primárně cílí do zahraničí, její výrobky mají globální uplatnění, i když dodává i do České republiky.

Pro IQ Structures a její dceřinou firmu API Optix pracuje přibližně 35 lidí a její obrat byl kolem sedmdesáti milionů korun. Firma teprve loni vstoupila na světové trhy se svými novými produkty a v dalších letech plánuje růst o sto a více procent ročně.

Přestože jsou nanočočky novou technologií, již našla uplatnění v řadě aplikací, zatím zejména v Evropě. „V březnu jsme ji s velkým úspěchem představili celému světu na veletrhu Light+Building, kde naše optika vyvolala obrovský zájem a získali jsme celou řadu poptávek a nových zákazníků,“ zmiňuje Martin Jotov.

Na tomto frankfurtském veletrhu získala firma rovněž prestižní ocenění v rámci soutěže Design Plus. „Jednalo se o ocenění za naši nano optiku pro velmi malé čipy na desce, takzvaný Chip on Board, kde jsme schopni vytvořit sofistikovanou čočku pro každý jednotlivý čip, což umožňuje perfektní směřování světla a běžnou optikou by dosáhnout takového řešení bylo velmi nákladné a těžko realizovatelné,“ upozorňuje Martin Jotov.

Technologie šetří energii i lidské zdraví

Předností použití nanomateriálů v optice pro osvětlení je především miniaturizace a zároveň precizní kontrola světla. „Díky naší optice, kterou dodáváme pod značkou Nanoptiqs, mohou být světla i několikanásobně menší, tenčí a lehčí, a přitom řídit světlo lépe, než stávající klasická optika, kterou představují reflektory, čočky nebo difuzéry. Díky tomu mohou designéři a výrobci přinášet úplně nové typy svítidel a zároveň šetřit materiál i energii a svítit pouze tam, kde je to potřeba, a ne lidem do očí či do oken,“ zmiňuje Martin Jotov.

Nápaditý design tak není jediným přínosem tohoto řešení. „Interiérová svítidla šetří naše zdraví, kvalitní exteriérová optika pak pomáhá snížit světelné znečištění a snižuje i spotřebu energie. Nano-optiku navíc dokážeme vyrábět v téměř neomezených sériích obrovskou rychlostí, třeba i tisíckrát vyšší než u stávajících výrobních technik,“ porovnává Martin Jotov.

Současností nanočoček jsou především obchody, sklady, výrobní haly či kanceláře. Budoucností jsou také automobily, kde vývojáři IQ Structures pracují na významném zmenšení předních světlometů a zadních lamp automobilů a zaměřují se i na optiku pro sensory v běžných i automaticky řízených vozidlech. „V pouličním osvětlení dokážeme pomocí nano optiky upravit světlo tak, aby svítilo daleko efektivněji pouze tam, kde je potřeba, osvětlovalo silnici a ne záhony, svítilo na přechody, a ne do oken sousedních domů,“ popisuje Martin Jotov.

Přijde další zmenšování

Společnosti nahrává, že v oblasti svítidel dojde téměř k absolutnímu přechodu na LED technologii, jednoho dne možná na OLED. „I když ta zdaleka nepřichází tak rychle, jak se předpovídalo. Svítidla se budou obecně zmenšovat, ideálně by neměl být zdroj světla ani vidět, ale přitom poskytovat co nejpříjemnější kvalitní osvětlení. V některých oblastech zůstane klasická optika, ale ve značné části aplikací ji nahradí mikro a nano-strukturovaná optika,“ představuje Martin Jotov budoucnost osvětlení.

V IQ Structures přitom pokračují v dalším vývoji optiky, který povede ke zvýšení její účinnosti nebo umožní její umístění přímo na povrch světelné diody a celé svítidlo tak ještě dále zmenšovat.

Vývoj pokračuje i v oblasti ochranných prvků proti padělání, kde se bude více prosazovat kombinace fyzické ochrany s elektronickou, ať už v podobě čipů nebo různých systémových řešeních. Řada výrobků, jako jsou třeba poukázky či stravenky, jednou možná i bankovky, zmizí,“ předpovídá Martin Jotov.

Společnost může v budoucnu promluvit také do oblasti elektromobility a skladování energie. „Zabýváme se obecně zvětšením povrchu elektrod pomocí mikro a nano-struktur a tím i zvýšení účinnosti baterie,“ konstatuje Martin Jotov. Jednou z oblastí, kterým se firma v této souvislosti věnuje, jsou i vodíkové články.

Dalibor Dostál