Nanostruktur in Regenbogenfarben

Bei einem neuen, mehrschichtigen Material lassen sich die Farbe und die Oberflächenbeschaffenheit präzise einstellen. Das hat ein Team der kalifornischen Stanford University bei Experimenten mit dünnen Polymerfilmen demonstriert. Der Effekt ähnelt dem Tarnverhalten von Oktopussen, die sich so ihrer Umgebung anpassen.

Wesentlicher Bestandteil der künstlichen Haut ist ein Polymer, das bei Kontakt mit Wasser anschwillt. In einem anderen Lösungsmittel wechselt es zurück in seinen Ursprungszustand. Wie stark dieser Effekt in unterschiedlichen Regionen ausgeprägt ist, steuerte die Forschungsgruppe mittels Elektronenstrahllithografie: Dort, wo der Strahl bei der Vorbehandlung auftraf, veränderte er das Polymer dauerhaft, sodass es weniger Wasser absorbierte.

Das Auf- und Abschwellen verpasst der Oberfläche sichtbare Erhebungen. Wie die Fachleute zeigten, funktioniert das nicht nur auf Millimeterskala, sondern bis hinab zur Größenordnung von Mikrometern und sorgt dann für eine wahlweise matte oder reflektierende Erscheinung. Zusätzlich entstehen Farben, wenn man den Polymerfilm zwischen zwei metallischen Schichten platziert. Dann ruft Interferenz einen Farbton hervor, der von der Dicke des Films abhängt. So lässt sich das ganze Spektrum des Regenbogens einstellen.

Diese Kombination von Farb- und Texturänderungen in einem Bauteil ist bisher einmalig. Allerdings braucht der Effekt die Einwirkung von Wasser. Man muss die Oberfläche also beispielsweise mit einer zweiten Folie bedecken, unter der Flüssigkeiten strömen können. Das schränkt mögliche Anwendungsfelder ein. Dennoch gibt es im Alltag bereits vergleichbare Sandwichkonstruktionen, etwa im elektronischen Papier von E-Book-Readern.