Vom Schmetterling inspiriert: ETH-Forschende erzeugen neue Farben

ETH-Forschende sind inspiriert: Farben entstehen durch Nanostrukturen, die Lichtwellen brechen. So passiert das auch auf der Oberfläche des Schmetterlings.

Das Wichtigste in Kürze

Die schillernden Farben auf Schmetterlingsflügeln brachten ETH-Forschende auf eine Idee.
Nanostrukturen auf den Flügeln brechen Licht und erzeugen so ganz besondere Farben.
Um die strukturelle Färbung zu reproduzieren, wurde ein Nano-3D-Drucker verwendet.

Gitterstrukturen auf den Flügeln von Schmetterlinge erzeugen schillernde Farben. Dieses Prinzip haben sich Forschende der ETH Zürich zunutze gemacht, um helle und reine Farben im 3D-Druckverfahren herzustellen.

Farben entstehen nicht nur durch Pigmente, sondern auch durch Nanostrukturen. Diese Strukturen brechen Lichtwellen und erzeugen so aussergewöhnlich helle, reine und langlebige Farbeffekte.

Diese auch strukturelle Färbung genannte Prinzip kommt auf Schmetterlingsflügeln vor: etwa im Falle der schillernd blauen Flügel der Morpho-Schmetterlinge oder die Regenbogeneffekte auf den Flügeln des Pierella luna.

Nano-3D-Drucker erzeugt Farben – auch realitätsfremde

ETH-Forschende liessen sich nun von der Farbenpracht des Schmetterlings Cynandra opis inspirieren. Es gelang ihnen, die Oberflächenstrukturen seiner Flügel mit einem Nano-3D-Drucker zu reproduzieren. Das berichten sie im Fachmagazin «Advanced Materials».

Die Flügelstrukturen von Cynandra opis bestehen aus einem gekreuzten Doppelgitter. Der Abstand zwischen den Gittern beträgt zwischen einem halben bis einem Mikrometer. Der Farbton und die Farbeinheit lässt sich steuern, wenn die Gittermerkmale verändert werden. Dies zeigte das Team um Andrew Mellow, Professor für Biochemie-Ingenieurwesen.

Mithilfe des 3D-Drucks konnten sie so alle Farben des sichtbaren Spektrums herstellen. Sogar Farben, die beim Schmetterling in Realität nicht vorkommen, können so erzeugt werden.

Wird diese Technologie bald auf Banknoten angewendet?

Die Forschenden stellten die Oberflächenstrukturen mit unterschiedlichen Materialien her, auch mit einem transparenten Polymer. «Damit war es möglich, die Struktur von hinten zu beleuchten, um die Farbe hervorzubringen.» Mitautor Stavros Stavrakis liess sich in einer Mitteilung der ETH vom Mittwoch zitieren.

Dies eröffnet gemäss den Forschenden unter anderem die Möglichkeit für hochauflösende und biegbare Mikrobildschirme. Auch könnten demnach entsprechende Miniaturbilder als Sicherheitsmerkmal etwa bei Banknoten eingesetzt werden. Allerdings merken sie an, dass es noch erhebliche Fortschritte im Fertigungsprozess brauche, um die Technologie in der Massenproduktion einzusetzen.