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News: Farbenfrohe Borsten

Wissenschaftler tüfteln schon seit Jahren an photonischen Materialien. Mit ihnen wollen sie neue Wege in der Kommunikationstechnik beschreiten. Vielleicht kann ein kleiner unscheinbarer Bewohner des Meeresbodens den Forschern nun weiterhelfen. Denn so unscheinbar ist die Seemaus in Wirklichkeit nicht: Ihr Körper ist mit Borsten geschmückt, und die zeigen im Licht ein schillerndes Farbenspiel. Das Know-how, das hinter diesem Effekt steckt, haben Wissenschaftler in Australien und Großbritannien eingehend untersucht.
Die Seemaus (Aphrodita aculeata) ist gar keine Maus. Sie ist vielmehr ein 15 Zentimeter langer Wurm, der auf dem Meeresboden lebt. Er lebt sowohl in seichten Gewässern als auch in Tiefen von bis zu 2 000 Metern. Der Meeresbewohner, der zur Klasse der Polychaeten gehört, trägt ein Borstenkleid, das normalerweise tief rot erscheint. Fällt das Licht aber senkrecht auf eine Borste, so schillern längs dieser streifenförmig alle Farben des Spektrums. Dieser Farbeffekt ist nahezu einzigartig in der Natur – nur der Opal kann noch halbwegs mithalten. Die biologische Funktion des Schillerns ist bislang unbekannt; denkbar wäre, dass sich die Tiere so untereinander erkennen oder dass das Farbenspiel der Partnerwerbung dient – wie so häufig, wenn die Natur Farbe bekennt. Die Ursache der bunten Pracht war nun aber Anreiz für einige Physiker sich ausgiebig mit den Borsten der Seemaus zu beschäftigen.

Ross McPhedran und seine Kollegen von der School of Physics an der University of Sydney und der University of Technology haben dazu eine Borste in Harz gegossen, in dünne Scheibchen geschnitten und im Elektronenmikroskop genauer angesehen. Sie fanden heraus, dass die Borsten aus zahlreichen sechseckigen, mit Seewasser gefüllten Zylindern bestehen, die in mehreren Lagen übereinander liegen und so eine Kristall-ähnliche Struktur bilden. Die präzise Anordnung der Zylinder sorgt für eine besonders hohes Reflexionsvermögen in einem schmalen Wellenlängenbereich, der abhängig vom Blickwinkel des Betrachters ist (Nature vom 4. Januar 2001).

"Die einfache Struktur, die diesen Effekt hervorruft, ist ein bemerkenswertes Beispiel photonischer Technik", schwärmt McPhedran. Die Wissenschaftler schlagen deshalb vor, ähnliche Strukturen durch molekulare Selbstorganisation zu erzeugen, so ließen sich optische Filter für bestimmte Wellenlängenbereiche herstellen. Für zukünftige Kommunikationstechnik wären diese Strukturen besonders interessant, hier besteht ein großer Bedarf an photonischen Kristallen mit entsprechenden optischen Eigenschaften.

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