Die 2PP ist ein laserbasiertes Druckverfahren, welches die dreidimensionale Bearbeitung von lichtempfindlichen Harzen ermöglicht. Anders als bei herkömmlichen Drucktechniken ist es möglich, komplexe 3D-Strukturen mithilfe von virtuellen Computermodellen ohne die Verwendung von Stützstrukturen zu realisieren. Einzelne Strukturmerkmale können in diesem Zusammenhang bis zu unter 100 Nanometer klein sein. Dies entspricht in etwa einem Tausendstel der Dicke eines menschlichen Haars.Durch die 2PP-Drucktechnik gelang es den Forschenden, hierarchisch aufgebaute Strukturen auf Mikro- und Nanometerebene herzustellen, um die Strukturfarbe der blauen Morpho-Schmetterlinge mitsamt ihren außergewöhnlichen optischen Eigenschaften zu imitieren. Bei den Schmetterlingen selbst wird die Farbe durch winzige, tannenbaumähnliche Strukturen auf ihrer Flügeloberfläche hervorgerufen. Komplexe physikalische Phänomene zwischen Licht und den Tannenbäumen machen es zudem möglich, die blaue Farbe fast winkelunabhängig wahrzunehmen. "Dies ist insofern erstaunlich, da Farbe normalerweise regenbogenartig erscheint, wenn sie durch ähnliche physikalische Phänomene, wie etwa Lichtbrechung an Strukturen, entsteht", so Mitautor Gordon Zyla.
In der aktuellen Arbeit konnten die Forschenden die von den Schmetterlingen inspirierten Strukturen so umgestalten, dass die resultierende winkelunempfindliche blaue Farbe gleichmäßig oder nur aus bestimmten Richtungen beobachtet werden kann. Zu diesem Zweck analysierten sie zunächst die optischen Eigenschaften und die Morphologie der Flügeloberfläche eines Morpho-didius-Schmetterlings an der CAU. Daraus leiteten sie ab, dass sie die Richtung, in der die winkelunempfindliche Farbe erscheint, steuern können, indem sie die Geometrie ihrer zuvor entwickelten Strukturen nur auf der Mikroskala verändern, jedoch weiterhin die Strukturen des Schmetterlings auf der Nanoskala imitieren.
Die von den Autoren vorgeschlagenen neuartigen Designs eignen sich zum Beispiel für die Herstellung hochkomplexer Fälschungsschutzmerkmale. Ihre Arbeit zeigt darüber hinaus das große Potenzial des 2PP-Verfahrens im Forschungsbereich Biomimetik. Durch die Verwendung neuartiger lichtempfindlicher Materialien könnte eine große Vielfalt funktioneller Strukturen aus der Natur auf diese Weise für ihren Einsatz in der Technik untersucht werden. Zu den Superkräften im Tier- und Pflanzenreich gehören etwa die verbesserte Haftung oder besondere Verschleißfestigkeit gegenüber diversen anderen Oberflächen, die Superhydrophobie, die man beim Lotuseffekt beobachten kann, oder bestimmte Färbungen, die als Warnsignale, zur Tarnung oder intrasexuellen Kommunikation verwendet werden.
COMPAMED.de; Quelle: Ruhr-Universität Bochum
