Vorbild Tintenfisch: Tarnmaterial ändert seine Farbe

Ein kurzer Lichtblitz, und schon ist das Material rot. Oder grün. Oder es zeigt ein Muster oder einen Schriftzug. Forscher aus den USA haben ein Material entwickelt, das seine Farbe durch Lichtblitze ändert.

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Vorbild Tintenfisch: Anpassung an die Umgebung durch Farbänderung
Vorbild Tintenfisch: Anpassung an die Umgebung durch Farbänderung (Bild: João Carvalho/CC-BY-SA 2.5)

Droht Gefahr, ist ein Tintenfisch schnell weg. Aber nicht weit: Er nimmt die Farbe seiner Umgebung an und wird so weitgehend unsichtbar. Wissenschaftler aus den USA haben ein Material entwickelt, das diese praktische Funktion erfüllt.

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Als Auslöser für die Veränderungen nehmen die Forscher der Universität von Nebraska in Lincoln Licht: Wird das Material Lichtpulsen ausgesetzt, verändert es seine Farbe und seine Textur.

Material aus drei Lagen

Es besteht aus drei Schichten. Die unterste isoliert gegen Wärme. Darüber ist eine Schicht, die Licht absorbiert. Die oberste Schicht schließlich sei flüssig, schreiben die Forscher in der Fachzeitschrift Applied Materials and Interfaces.

Die mittlere und die obere Lage enthalten Kolloide - winzige Partikel, in diesem Fall Natronkalk, Glas und Kupfer. Trifft Licht auf die Partikel, absorbieren diese das Licht entsprechend ihrer Farbe: Rotes Licht etwa wird von grünen Partikeln absorbiert und erwärmt diese.

Erwärmte Partikel werden abgedeckt

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Die lokalen Erwärmungen erzeugen Konvektionsströme. Dabei entsteht ein Sog, der die Kolloide zu den Bereichen mit den erwärmten grünen Partikeln zieht. Die Kolloide decken die grünen Farbpartikel ab. Übrig bleiben die roten Farbpartikel - das Material erscheint rot. Wird das Material mit violettem Licht bestrahlt, erwärmen sich die roten Partikel, werden von den Kolloiden abgedeckt und das Material nimmt eine grüne Farbe an.

Dieser Mechanismus aus Licht und Wärme ermöglicht es auch, die Textur zu verändern: Die Forscher bringen Muster auf das Material, indem sie durchsichtige Bilder auflegen. Fällt Licht auf das Material und dieses erwärmt sich, wird das Muster sichtbar. Es verschwindet, wenn das Material abkühlt.

Wenig Licht und schnelle Veränderung

"Die Farbe zu verändern, ist relativ einfach - das kann jeder Fernseher. Die Textur zu verändern, ist schwieriger. Wir wollten die beiden Mechanismen kombinieren", sagt Li Tan, einer der Entwickler des Materials. Dabei werde relativ wenig Licht benötigt und dennoch wechsle die Farbe schnell.

Eine Anwendung dafür könnte - wie beim natürlichen Vorbild - Tarnung sein. Tarnkleidung aus dem Material werde es aber vorerst nicht geben, sagen die Forscher. Sie sehen eher Anwendungen für das photo-thermische Prinzip, etwa bei der Herstellung von winzigen Kolloiden, oder um die Anreicherung von Zellen beim Wachstum von Gewebe zu beschleunigen. "Große Strukturen aus kleinen Bausteinen aufzubauen, dauert normalerweise sehr lange", sagt Tan. Mit ihrem Verfahren lasse sich das deutlich beschleunigen.

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