06.03.2012

Universität Konstanz

Mikrolinsensysteme nach dem Vorbild der Natur

Universität Konstanz, Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung und zwei koreanische Institute entwickeln natürliches Verfahren zur Herstellung von Mikrolinsenarrays

Auf natürlichem Wege und mit bemerkenswert einfachen Mitteln hochkomplexe Mikrolinsenarrays entwerfen: Chemiker der Universität Konstanz und des Max-Planck-Instituts für Kolloid- und Grenzflächenforschung haben ein Verfahren entwickelt, das die Herstellung von Mikrolinsensystemen wesentlich vereinfacht. Auf Grundlage von Kalziumkarbonat (Kalk) erzeugen die Forscher natürlich gewachsene Oberflächenschichten mit einer regelmäßigen Anordnung von mikrometergroßen, halbkugelförmigen Kalklinsen. Bislang konnten Mikrolinsenarrays nur mit einem aufwändigen lithografischen Verfahren auf Kunststoffbasis hergestellt werden. Die Entwicklung der neuen Herstellungsmethode fand in Zusammenarbeit mit dem Korea Institute of Geoscience and Mineral Resources sowie mit der südkoreanischen Universität KAIST statt.

Für die Herstellung der optisch vollfunktionalen Mikrolinsenoberflächen benötigen die Forscher ausschließlich eine Kalklösung, Kohlendioxid aus der Luft sowie ein breit verfügbares Tensid (ein Seifenmolekül), das die Bildung der Mikrolinsenstruktur reguliert. Das Verfahren ist somit bedeutend kostengünstiger und wesentlich einfacher als bestehende Herstellungsmethoden. „Das Bemerkenswerte ist, dass diese Strukturbildung von alleine in Wasser bei Raumtemperatur stattfindet – also ganz nach dem Vorbild der Natur. Das ist ein Beispiel für den erfolgreichen Einsatz biologischer Prinzipien für die Herstellung hochwertiger optischer Elemente ganz ohne Einsatz von Energie oder giftiger Chemikalien“, fasst der Konstanzer Chemiker Prof. Dr. Helmut Cölfen die Vorzüge zusammen. Das neue Verfahren, in dem die Mikrolinsensysteme auf natürlichem Wege gleichmäßig „wachsen“, wurde nach einem Vorbild aus der Tierwelt entwickelt: Der sogenannte Schlangenstern, ein Verwandter des Seesterns, nutzt eine Kalklinsen-Oberfläche auf seiner Haut, um den Lichtverhältnissen entsprechend seine Farbe zu wechseln.

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