Wenn man jetzt im Winter ein Fenster anfasst, spürt man einen der wichtigsten Nachteile von Glasfenstern: Das Material ist ein guter Wärmeleiter und verliert große Mengen Energie an die Umgebung. Dabei ist der wichtigste Vorteil von Glas Teil des Problems, denn gerade durchsichtige Materialien leiten Wärme oft besonders gut. Fachleute um Ivan Smalyukh von der University of Colorado Boulder haben ein Material gefunden, das dieser Regel völlig widerspricht. Der Stoff, den das Team in der Fachzeitschrift »Science« vorstellt, ist sogar noch viel durchsichtiger als Glas, hält Wärme aber so effektiv wie eine Wand. Das Geheimnis liegt in der Struktur – das als MOCHI (mesoporous optically clear heat insulator) bezeichnete Material besteht aus Röhren und Poren, deren Größe die Arbeitsgruppe jedoch nanometergenau einstellte, um die gewünschte Kombination von Eigenschaften zu erreichen.

Solche als Aerogele bezeichneten Werkstoffe sind keineswegs neu. Schon lange ist bekannt, dass diese Schäume aus einem festen Stoff und luftgefüllten Poren extrem gut isolieren. Allerdings sind sie nicht transparent, sondern ähneln festem Rauch oder Milchglas. Der Grund ist der gleiche, der sie zu guten Wärmeisolatoren macht. Die Poren und Netzwerke des Materials streuen nämlich Phononen, die Schwingungsquanten der Wärmeleitung, ebenso wie sichtbares Licht. Das Team um Smalyukh fand jedoch einen Weg, die Streuung sichtbaren Lichts selektiv zu unterdrücken, ohne die Wärmedämmung zu verschlechtern.

Die Arbeitsgruppe nutzte ein sich selbst organisierendes seifenartiges Molekül, um ein Netzwerk aus stäbchenförmigen Bläschen, Micellen genannt, zu erzeugen. Hinzu gaben sie die Bausteine des Silikons, die sich an diese Stäbchen-Netzwerke anlagerten und sie mit Silikon überzogen. Nach Entfernen des Tensids und des Lösungsmittels blieb so ein Aerogel aus Silikon zurück, das sich in einem fundamentalen Aspekt von anderen Aerogelen unterscheidet: Durch die präzise Herstellung entlang eines Gerüsts sind alle Poren und anderen Strukturelemente kleiner als 50 Nanometer – und damit zu klein, um sichtbares Licht zu streuen.

Während von Glas rund acht Prozent des sichtbaren Lichts zurückgeworfen werden, lässt der Nanoschaum mehr als 99 Prozent der Photonen durch. Das heißt, Fenster aus MOCHI sind nicht nur durchsichtiger als Glasfenster, sondern auch reflexionsfrei. Damit wäre es beispielsweise für optische Anwendungen oder Abdeckungen von Solarzellen besser geeignet als Glas. Seine Wärmeleitung ist laut der Veröffentlichung geringer als die von Luft. Die Arbeitsgruppe um Smalyukh demonstrierte außerdem, dass man das Gel in verschiedenen Dicken und mit Flächen bis zu einem Quadratmeter produzieren kann und dass es robust genug für technische Anwendungen ist.

Am bemerkenswertesten ist, dass sich zwei Stücke des Materials zusammensetzen können und ihre Kontaktstelle unsichtbar wird. So ließen sich womöglich große Elemente aus scheinbar einem Stück konstruieren. Die wesentlichen Nachteile des Nanoschaums gegenüber Fensterglas sind seine bisher sehr komplexe Herstellung und, dass nicht klar ist, wie sie in großem Maßstab möglich wäre, ohne die Nanometer-Präzision zu opfern. Außerdem ist das Material viel weicher als Glas und lässt sich mit einem Messer ritzen. Die Fachleute gehen deswegen davon aus, dass man das Gel für Fenster mit einer dünnen Glas- oder Kunststoffschicht schützen müsste.