Materialwissenschaften ETH-Forschende erzeugen von Schmetterlingen inspiriert Farben

Gitterstrukturen auf den Flügeln von Schmetterlinge erzeugen schillernde Farben. Dieses Prinzip haben sich Forschende der ETH Zürich zunutze gemacht, um helle und reine Farben im 3D-Druckverfahren herzustellen.

Farben entstehen nicht nur durch Pigmente, sondern auch durch Nanostrukturen, die Lichtwellen brechen und so aussergewöhnlich helle, reine und langlebige Farbeffekte erzeugen. Diese auch strukturelle Färbung genannte Prinzip kommt etwa auf Schmetterlingsflügeln vor, etwa im Falle der schillernd blauen Flügel der Morpho-Schmetterlinge oder die Regenbogeneffekte auf den Flügeln des Pierella luna.

ETH-Forschende liessen sich nun von der Farbenpracht des Schmetterlings Cynandra opis inspirieren. Es gelang ihnen, die Oberflächenstrukturen seiner Flügel mit einem Nano-3D-Drucker zu reproduzieren. Das berichten sie im Fachmagazin «Advanced Materials».

Alle Farben des sichtbaren Spektrums

Die Flügelstrukturen von Cynandra opis bestehen aus einem gekreuzten Doppelgitter. Der Abstand zwischen den Gittern beträgt zwischen einem halben bis einem Mikrometer. Das Team um Andrew Mellow, Professor für Biochemie-Ingenieurwesen, zeigte nun, dass sich der Farbton und die Farbreinheit steuern lässt, wenn die Gittermerkmale verändert werden. Mithilfe des 3D-Drucks konnten sie so alle Farben des sichtbaren Spektrums herstellen, auch Farben, die beim Schmetterling in Realität nicht vorkommen.

Die Forschenden stellten die Oberflächenstrukturen mit unterschiedlichen Materialien her, auch mit einem transparenten Polymer. «Damit war es möglich, die Struktur von hinten zu beleuchten, um die Farbe hervorzubringen», liess sich Mitautor Stavros Stavrakis in einer Mitteilung der ETH vom Mittwoch zitieren.

Dies eröffnet gemäss den Forschenden unter anderem die Möglichkeit für hochauflösende und biegbare Mikrobildschirme. Auch könnten demnach entsprechende Miniaturbilder als Sicherheitsmerkmal etwa bei Banknoten eingesetzt werden. Allerdings merken sie an, dass es noch erhebliche Fortschritte im Fertigungsprozess brauche, um die Technologie in der Massenproduktion einzusetzen.

https://doi.org/10.1002/adma.202109161

stsc, sda