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News: Glänzende Ansichten

Schillernde Gestalten haben meistens eine Schokoladenseite - und notgedrungen ein paar weniger nett anzusehende Schattenseiten. Aus allen Blickwinkeln strahlend zu schimmern, verlangt dagegen nach subtilerem Lichtbrechungs-Know-How.
Zurückhaltend edel, fast kühl, dabei zugleich schillernd und unbestimmbar vage flirrend: Irgendetwas den Augen schmeichelndes Geheimnisvolles scheint von metallischen Farbtönen auszugehen. Ein offenbar generelles Wahrnehmungsphänomen, nicht nur beim Menschen, der seit Jahren beim Neuwagenkauf insbesondere silbiggrauen Metallic-Lack vorzieht. Auch im Tierreich sorgen metallische Farbtöne für Hingucker-Qualitäten: im Federkleid balzender Pfauen etwa oder den Flügeln vieler Schmetterlinge. Generell scheint der Metallic-Look also dort gefragt zu sein, wo Farben als optische Kommunikationsträger dienen.

Hinter den metallisch glänzenden Farbspielen von Insekten und anderen Tieren stecken so genannte Strukturfarben: Sie beruhen nicht auf farbigen Pigmenten, sondern auf optischen Effekten an charakteristischen Oberflächenstrukturen – Interferenz, Beugung oder Streuung von Licht sorgen für den Farbeindruck. Oft wechselt dieser je nach Blickrichtung des Betrachters, und die Farben schillern irisierend, eine Konsequenz aus unterschiedlichen Lichteinfall- und Ausfallwinkeln.

Derartiges Schillern kann ein Vorteil sein, wenn es nur um Aufmerksamkeit heischendes Buhlen geht – soll aber die Farbe eines Individuums eindeutige, stets charakteristisch codierte Botschaften an die Umgebung senden, so werden irisierende Färbungen schnell zum Nachteil. Eine typische Körperzeichnung eines Käfers beispielsweise, die als Signal der Artzugehörigkeit an potenzielle Geschlechtspartner der gleichen Spezies gerichtet ist, sollte schließlich nach Möglichkeit von allen Seiten gleich gut sichtbar sein. Nur von Blickwinkeln unabhängige, also nicht irisierende Strukturfarben machen in diesem Fall Sinn.

Etwa die des metallisch-gelblich-grün und weiß gebänderten Käfers Pachyrhynchus argus: Sein Farbenspiel schimmert, egal ob von links, rechts, oben oder unten betrachtet, stets gleichförmig durch den Blätterwald seiner nordwestaustralischen Heimat. Welche Geheimnisse der glänzenden Käfer- Oberfläche den allseitig satt-metallischen Farbeindruck vermitteln, untersuchten nun Andrew Parker und seine Kollegen von der Universität Oxford anhand von elektronenmikroskopischen Untersuchungen.

Basis des Käferschimmers sind, ihren Analysen zufolge, sehr dünne Schuppen, die der Körperoberseite flickenförmig gruppiert dicht anliegen. Diese Schuppen bestehen aus einer äußeren Hüll- sowie, außer in den reinweißen Bändern der Körperzeichnung, einer inneren Strukturschicht. Diese bildet sich aus mehreren Lagen geometrisch übereinander liegender, transparenter Mikrosphären in präzis hexagonaler Kugelpackung – kurz, sie ordnet sich nach Art dreidimensionaler "photonischer Kristalle".

Die Gitterabstände der einzelnen Sphären in der inneren Schuppenschicht sind dabei etwa halb so lang wie die Wellenlänge des Lichts. Dies macht die Schuppen Halbedelstein-ähnlich: Ein ganz analoges Arrangement sorgt etwa bei Opalen dafür, dass Licht eines begrenzten Wellenlängenbereiches – mithin nur einer "Farbe" – relativ unabhängig von dem Lichteinfallwinkel gleichartig reflektiert wird.

Die nicht irisierende Strukturfarbe von Pachyrhynchus argus entsteht also unter der Herrschaft derselben physikalischen Licht-Beugungsprinzipien an gleichgestalteten Oberflächenstrukturen, wie das Schimmern eines Opals. Das weckt Begehrlichkeiten: Opale sind technisch außerordentlich schwer nachzubilden, ihr Bedarf dagegen – etwa in der Produktion optischer Schaltkreise – ist enorm. Vielleicht, so hoffen die Forscher, könnten die Mechanismen der optischen Schichtsynthese des Käfers entschlüsselt und industriell zur Herstellung künstlicher Opale reproduziert werden?

Ähnliches gelang immerhin schon: Selbstorganisierende biologische Aufbauprozesse wie der von kristallin-schimmernden Schneckenschalen-Oberflächen konnten bereits erfolgreich kopiert werden. Gelänge dies auch mit der Pachyrhynchus-argus-Vorlage, so würde der Erfolg das Insekt nicht nur optisch zum Käfer-Edelstein machen.

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