Forscher ahmen Schmetterlingsflügel nach

22. Februar 2003, 20:00
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Durch eine spezielle Oberflächenstruktur reinigen sich diese selbst

Weinheim - Japanische Forscher ahmen die irisierend blauen und selbstreinigenden Flügel des tropischen Schmetterlings Morpho sulkowskyi nach. Da die Farbe nie schmutzig wird und noch dazu umweltfreundlich ist, könnte sie die Basis für Lacke und Anstrichstoffe liefern. Die Ergebnisse wurden in der aktuellen Ausgabe von "Angewandte Chemie" veröffentlicht.

Das Geheimnis der Schmetterlingsflügel ist ihre spezielle Oberflächenstruktur aus hoch geordneten mikroskopisch kleinen Schüppchen. Im Gegensatz zu "konventionellen" Farben entsteht das Schmetterlings-Blau nämlich nicht aufgrund von Lichtabsorption durch Pigmente, sondern aufgrund von Brechung und Streuung des Lichtes an der Schüppchen-Struktur. Dieses Phänomen wird als "strukturelle Farbgebung" bezeichnet. Innerhalb dieser strukturierten Oberfläche sorgen große luftgefüllte Hohlräume gleichzeitig für die Selbstreinigung ("Lotus-Effekt") der Schmetterlingsflügel: Wassertropfen ruhen quasi auf einem "Luftpolster" und berühren die Oberfläche fast gar nicht. Schon bei geringer Neigung perlen sie daher ab und waschen dabei anhaftende Schmutzpartikel mit ab.

Vorgang

Diese Oberfläche haben Forscher unter der Leitung von Osamu Sato von der Kanagawa Academy of Science and Technology in Kanagawa/Japan nachgeahmt. Sie stellen eine Flüssigkeit her, die fein verteilte Kunststoff-Kügelchen von einigen hundert Mikrometern Durchmesser und noch winzigere Silikat-Partikel von etwa 0,006 Mikrometern Durchmesser enthält. Taucht man Objektträger ein und zieht sie langsam wieder aus der Lösung, entsteht eine hochgeordnete Schicht aus beiden Partikel-Typen. Die Kunststoff-Kugeln ordnen sich in einer hexagonalen Packung an - und die kleinen Silikat-Körnchen setzen sich in die Lücken dieser Packung.

Die Forscher entfernten die Kunststoff-Kugeln durch Verbrennen und es entstand eine dreidimensionale Wabenstruktur mit vielen, großen "Luftlöchern" in der Mitte der einzelnen "Maschen". Die "Maschenweite" der Struktur kann über die Größe der Kunststoff-Kügelchen einstellt werden. Sie muss in der Größenordnung der Wellenlänge des sichtbaren Lichtes liegen, damit ein Farbeindruck entsteht. Sato gelang es bereits, über eine Variation der Kügelchen-Größe selbstreinigende Oberflächen in verschiedenen brillanten Farbtönen von blau über grün bis zu rot zu erzeugen. (pte)

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