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Technische Anwendungen von Interferenzfarben

Farbentricks mit Abgucken

Die schillernden Farben der Schmetterlingsflügel faszinieren nicht nur Insektenkundler, Sammler und Künstler aller Art, auch die Technik wirft inzwischen begehrliche und neugierige Blicke in die Trickkiste der Natur.

Tudorella sulcata © Francisco Welter Schultes / gemeinfrei

Längst nutzt man das Reflexionsprinzip vieler Schillerfarben für Lacke, denen Nanopartikel beigemischt werden, um entsprechende Streuungseffekte zu erzielen. Australiens Zehn-Dollar-Scheine tragen als Fälschungsschutz ein changierendes Feld, das auf die Struktur der Schmetterlingsschuppen zurückgeht. Und zukünftig könnte vielleicht auch der Polarisationeffekt der Papilioschuppen in ähnlicher Weise eingesetzt werden. Ein kurzer Check unter einer Polarisationslampe würde dann ausreichen, um Blüten eindeutig zu entlarven.

Eine entscheidende Rolle in der Informationstechnologie könnten in Zukunft vielleicht optische Gitter spielen, wie sie die blauen Morpho-Falter nutzen. So genannte „photonische Kristalle“ aus regelmäßig angeordneten Grundelementen sollen dabei durch ihre Interferenzeffekte Licht gezielt entweder weiterleiten oder aber schlucken. Damit folgen sie dem digitalen „Null oder Eins“-Schema der Datencodierung – brauchen dabei im Gegensatz zu herkömmlichen Datenleitern aber erheblich weniger Platz.

Ein einzelnes, in einem Resonator gefangenes Atom quetscht die Quantenfluktuationen eines schwachen Laserstrahls, indem es z.B. wie hier die Amplitudenfluktuationen reduziert. (Der Effekt ist zur Verdeutlichung übertrieben dargestellt.) © MPI für Quantenoptik

Entsprechend intensiv arbeiten Wissenschaftler weltweit zur Zeit daran, photonische Kristalle nach dem „Morphoprinzip“ zu bauen. Darunter auch Forscher der Universität Jena mit ihrem Projekt „Photonic Crystal Optical Circuits“. Ihr Ziel ist es, durch Veränderungen an der Gitterstruktur der photonischen Kristalle deren optische Eigenschaften je nach gewünschtem Verwendungszweck maßzuschneidern. So könnten sie zukünftig Licht nicht nur reflektieren, einfangen und speichern, sondern sogar um die Ecke leiten.

„Mit rechtwinkliger Lichtführung werden Bauelemente in der Telekommunikation möglich, die gegenüber den herkömmlichen nur noch ein Tausendstel des Platzes beanspruchen. Damit werden sie leistungsfähiger, aber auch viel weniger störungsanfällig sein“, erklärt der Leiter des Projekts, Prof. Andreas Tünnermann. Noch tüfteln die Forscher allerdings an der Herstellung der ersten lichtleitenden Bauelemente.

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Zwar gibt es bereits photonische Kristalle, die Licht im Infrarotbereich leiten, ihre undurchsichtigen Materialien eignen sich jedoch nicht für die Manipulation von sichtbarem Licht. Die Jenaer Wissenschaftler setzen daher – aus naheliegenden Gründen – auf Glas als Grundsubstanz und suchen nach Wegen, daraus industrielle Bauteile zu fertigen. Immerhin hat ein früheres Projekt der gleichen Universität bereits gezeigt, dass sich photonische Kristalle aus Glas prinzipiell herstellen lassen. Die ersten Schritte zu neuen optischen Datenspeichern und -leitern könnten daher bald erfolgen…

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Stand: 06.07.2003

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In den Schlagzeilen

Inhalt des Dossiers

Farben ohne Farbe
Die "unsichtbaren" Färbetechniken der Natur

Überblick
Das Wichtigste in Kürze

Es geht auch ohne Pigmente...
Strukturfarben in der Natur

Seifenblasen und Ölpfützen
Das Geheimnis der Interferenz

Wenn der grüne Schein trügt...
Papilio und das Geheimnis der Mehrschichtigkeit

Das Morpho-Paradox
Ein optisches Gitter für den Blaustich

Mininäpfe und Riesenzellen
Strukturfarben bei Vögeln

Funkeln in der Tiefe
Die Farben der Edelsteine

Farbentricks mit Abgucken
Technische Anwendungen von Interferenzfarben

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