Britische Wissenschaftler haben Schmetterlingsflügel nachgebaut, die in ihrer Nanostruktur mit dem Original übereinstimmen. Die fragilen Konstruktionen haben wie ihre Vorbilder eine Oberfläche aus regelmäßig angeordneten Nanoteilchen, die durch ihre spezielle Lichtbrechung unter anderem den irisierenden Farbeindruck der Flügel hervorrufen. Das künstlich hergestellte Oberflächenmaterial könnte nach Ansicht der Forscher beispielsweise die Effizienz von Solarzellen steigern. Das amerikanisch-spanische Forscherteam um Akhlesh Lakhtakia von der Staatsuniversität von Pennsylvania in University Park hält auch die Entwicklung von Minikameras denkbar, die den Facettenaugen von Insekten nachempfunden sind.
Die schillernd-metallische Oberfläche von Schmetterlingsflügeln besteht aus winzigen Nanoteilchen, sogenannten photonischen Kristallen. Sie brechen das einfallende Licht so, dass es sich anschließend je nach Anordnung der Nanostrukturen auf eine bestimmte Art verteilt. Die auch als optisch aktiven Strukturen bezeichneten Teilchen verändern das Licht dadurch in einer Weise, die letztlich für den irisierenden Glanz vieler Insekten verantwortlich ist. Nun konnten die Forscher erstmals einen solchen Schmetterlingsflügel nachbauen. Dafür bearbeiteten sie das Chitin ? die Grundsubstanz vieler Insektenhüllen ? mit einer speziell entwickelten Technik.
“Mit dieser Methode können auch andere biologische Strukturen nachgebildet werden, zum Beispiel Käferpanzer oder die Netzaugen von Fliegen, Bienen und Wespen”, erklärt Co-Autor Raúl Martín-Palma. “Darauf basierende Minikameras könnte man in Autos, Mobiltelefone oder Displays einbauen. Außerdem könnten sie für medizinische Zwecke oder zur Sicherheitsüberwachung eingesetzt werden.” Den Schmetterlingsflügeln nachempfundene Beläge könnten schon bald die Lichtabsorption von Solarzellen maximieren.
Viele Forscher beschäftigen sich damit, wie der Natur ihre hocheffizienten Materialien und Konstruktionspläne abgeschaut werden können. Eines der größten Probleme ist dabei, dass die Kopien in ihrer Nanostruktur nicht mit dem Original übereinstimmen und deshalb nicht dieselben Eigenschaften aufweisen, oder dass die Konstruktionen nur unter Laborbedingungen stabil sind. Nicht so der neue Schmetterlingsflügel: Seine photonischen Strukturen funktionieren laut den Forschern bei Raumtemperatur und ohne den Einsatz toxischer Substanzen.
Akhlesh Lakhtakia (Pennsylvania-State-Universität, University Park) et al.: Bioinspiration and Biomimetics (doi:10.1088/1748-3182/4/3/034001). ddp/wissenschaft.de – Martina Bisculm
