Tintenfisch-Trick: Neues Material wechselt Farbe und Struktur in Sekunden

In Sekundenschnelle die Farbe und Struktur der Umgebung übernehmen – also unsichtbar werden –, diesen Trick beherrschen Tintenfische in Perfektion. Forscher haben deshalb schon lange ein Auge auf dieses Talent geworfen und versuchen, es nachzuahmen. Doch den Farb- und zugleich den Strukturwechsel zu erzeugen, stellt die Fachleute vor Herausforderungen. Mit einem neuartigen, flexiblen Material könnte einem Team aus Stanford jetzt aber ein Vorstoß gelungen sein, der zudem Veränderungen im Nanobereich zulässt.

Neues Material reagiert auf Wasser

Wie die Materialforscher dabei vorgegangen sind, beschreiben sie in ihrem Paper, das im Fachmagazin Nature erschienen ist. Für die Entwicklung machten sie sich die Elektronenstrahllithografie zunutze, die in der Halbleiterentwicklung eingesetzt wird. Als Basis diente ihnen ein Polymerfilm namens Pedot:PSS, der auch in Solarpaneelen und druckbarer Elektronik eingesetzt wird. Er hat die Eigenschaft, bei Kontakt mit Wasser aufzuquellen, kann aber die Flüssigkeit auch wieder abgeben und sich in seinen Ursprungszustand zurückversetzen.

Die Forscher platzierten den Polymerfilm auf einem Substrat und erzeugten mithilfe des Elektronenstrahls bestimmte Muster mit größerer Auflösung als ein menschliches Haar auf dem Film, die verschieden große Mengen an Wasser aufnehmen können. Auf diese Weise erzeugten sie eine Art „Landschaft“ von Huckeln auf dieser Oberfläche. Bei Kontakt mit Wasser veränderte sich die Oberfläche entsprechend der vorgegebenen Struktur. Durch diese Oberflächenveränderung erschien das Material auch in anderen Nuancen (glänzend oder matt) oder Farben. Wurde das Wasser entzogen, verschwanden auch die Strukturierungen wieder.

Anwendung für neuartige Displays und Wearables

Siddharth Doshi, Doktorand in Materialwissenschaft und Werkstofftechnik an der Stanford University und Erstautor der Veröffentlichung, erklärt, dass in künftigen Entwicklungen der Zufluss mit Wasser auch über Arrays von kleinen mikrofluidischen Kanälen gesteuert werden könnte. Forscher, wie Debashi Chanda, Physiker von der University of Central Florida, sehen allerdings in dem Einsatz von Wasser, im Gegensatz zu Elektrizität als Auslöser, „ein großes Hindernis“, wie er gegenüber Nature mitteilte. Doshi und sein Team lassen sich davon aber nicht beirren und haben Anwendungen für neuartige Displays sowie tragbare Oberflächen für Menschen und Roboter im Blick.

Wenngleich noch weitere Forschung nötig ist, so ist dem Stanford-Team dennoch mit der steuerbaren Veränderung von Farbe und Struktur ein Vorsprung gegenüber anderen Ansätzen gelungen, die sich beispielsweise ausschließlich auf die Farbveränderungen fokussieren. Dabei war es zuletzt einem Team um Leah Bushin, ebenfalls an der Uni Stanford, gelungen, ein Bakterium genetisch so zu verändern, dass es ein Pigment namens Xanthommatin zum Überleben herstellen muss. Dieses Pigment kann seine Farbe verändern und wird als Schlüsselelement bei Tintenfischen gesehen, die diesen Stoff in kleinen Kammern unter ihrer Haut lagern und bei Kontraktion freisetzen.

Dieser Beitrag ist zuerst auf t3n.de erschienen.

(jle)