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Biomimetik: LED-Entwickler lernen von Glühwürmchen

Glühwürmchen

LED-Leuchten sind in unseren Haushalten allgegenwärtig. Kaum ein Gerät, das sich beispielsweise in den Standby-Modus versetzen lässt, kommt heutzutage noch ohne die kleinen Lichtpunkte aus. Doch LEDs leuchten nicht besonders stark und können daher nur bedingt als echte Lichtquellen dienen. Das soll sich ändern: LEDs verbrauchen wenig Strom. Und deswegen finden sie ihren Platz zunehmend in Taschenlampen oder anderen Leuchten. Schön wäre es also, wenn sich ihre Lichtausbeute steigern ließe.

Glühwürmchen | Das grelle grünliche Leuchten, das im Sommer in Büschen zu beobachten ist, dient den Käfern zur Partnersuche. Ihre Biolumineszenz ist dabei energiesparender als jede von Menschen ersonnene Leuchttechnik.

Wissenschaftler vom Korea Advanced Institute of Science and Technology wollen das ändern. Sie nahmen sich die Natur zum Vorbild und kopierten die Struktur des Leuchtkörpers von Glühwürmchen. Ihr Gedanke hinter der Idee: Wenn die Evolution es schafft, grell leuchtende kleine Insekten hervorzubringen, die dabei nur ein Minimum an Energie verbrauchen, warum soll sich dieses Prinzip nicht in technischer Hinsicht nutzen lassen? Also untersuchte das Team um Ki-Hun Jeong das Leuchtorgan der Glühwürmchen unter dem Elektronenmikroskop. Dabei fand es heraus, dass sich das Organ aus drei Schichten zusammensetzt: einer, die reflektiert; einer, die Licht produziert; und einer, die als transparente Außenschicht dient. Zudem zeigte sich, dass die äußere Schicht des Leuchtkörpers im Gegensatz zu anderen Teilen des Hinterleibs Strukturen aufweist, die wie Früchte auf einem Feld in Reihen angeordnet sind.

Daraufhin entwickelten die koreanischen Forscher nach dem Vorbild der Natur LED-Leuchten bestehend aus einer reflektierenden Halbkugel, dem Licht produzierenden LED-Chip und einer durchsichtigen Linse, der die Wissenschaftler wie beim Leuchtorgan der Glühwürmchen ein winziges reihenförmiges Muster verpassten. Tests zeigten, dass die gemusterten Linsen über das komplette Spektrum sichtbarer Wellenlängen hinweg mehr Licht übertrugen als gegenwärtig verwendete glatte Linsen. Jeong und sein Team wollten nun wissen, welches Licht sich am besten durch die technisch hergestellten Linsen fortbewegen kann – und fanden heraus, dass es im Hinblick auf die Wellenlänge exakt dem Licht entspricht, wie es die Glühwürmchen mit ihrem Leuchtorgan aussenden.

Dank der pfiffigen Strategien, die die Evolution im Lauf der Jahrmillionen geschaffen hat, könnten diese Erkenntnisse in nicht allzu langer Zeit entscheidend dazu beitragen, kostengünstige, aber hoch leistungsfähige LED-Leuchten für Handys und andere nützliche Utensilien zu entwickeln.

Den Glühwürmchen selbst dienen ihre "LEDs" übrigens nicht als Standby-Anzeige. Vielmehr helfen sie dabei, dass Männchen und Weibchen zur Paarung zueinanderfinden.

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