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Interferenz nach Pflanzenvorbild

Faser ändert Farbe unter Zugspannung

Eine Faser in allen Regenbogenfarben

Britische Materialforscher haben eine Faser entwickelt, die mit wachsender Zugspannung nacheinander alle Farben des Spektrums annimmt. Das Prinzip ist der tropischen Pflanze Margaritaria nobilis nachempfunden, deren Frucht durch Lichtstreuung und Interferenz an speziellen Oberflächenstrukturen tiefblau schimmert. An diesen photonischen Strukturen, die eine so genannte Strukturfarbe erzeugen, orientierte sich das Team um Peter Vukusic von der Universität Exeter bei der Entwicklung seines dünnen Fadens aus gerollten Polymerdoppelschichten.

Eine Faser in allen Regenbogenfarben
Veränderliche Strukturfarben | Mit zunehmender Dehnung verändert sich die Dicke der alternierenden Polymerschichten in der Faser, und die Interferenzfarbe wandelt sich von Rot zu Blau.

Die Oberfläche der Margaritariafrucht enthält Pakete aus zwiebelschalig aufgerollten Blättern, die wie photonische Kristalle wirken. Um diese Strukturen nachzubilden, erzeugte das Forscherteam Polymerdoppelschichten aus Polydimethylsilan (PDMS) und einem Polyimid, die sie eng um eine Glasfaser herum aufrollten. Nachdem sie den Glaskern herausgeätzt hatten, erhielten sie eine elastische Faser mit Zwiebelschalenaufbau.

Dehnt man diese, verändert sich dabei die Dicke der einzelnen Polymerschichten und damit die Interferenz. Mit zunehmender Spannung wechselt deshalb die Faser von Vukusic und seinem Team ihre Farbe stufenlos von rot nach blau. Die Forscher gehen davon aus, dass sich die Eigenschaften der Fasern umfassend steuern lassen, indem man andere Polymere verwendet – der Herstellungsprozess sei einfach und prinzipiell geeignet, solche Fasern großtechnisch herzustellen.

5. KW 2012

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum - Die Woche, 5. KW 2012

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