Laser färbt Metalle

Seit jeher träumen Menschen davon, unedle Metalle in Gold zu verwandeln. Amerikanischen Physikern ist dieses Kunststück nun mit vergleichsweise einfachen Mitteln gelungen - zumindest bei oberflächlicher Betrachtung. Indem sie eine Metalloberfläche mit intensiven Laserpulsen beschießen und Blasen werfen lassen, nimmt diese beinahe jede gewünschte Farbe an.

Durch Laserbeschuss strukturiert, nehmen Aluminium, Titan und Platin (von links nach rechts) neue Farben an. Foto: Richard Baker, University of Rochester

Auf diese Weise lassen sich beispielsweise goldenes Aluminium, blaues Silber oder schwarzes Platin erzeugen, berichten Anatoliy Vorobyev und Chunlei Guo von der University of Rochester im Fachblatt “Applied Physics Letters”. Eine nahe liegende Anwendung für die Technik sei das chemikalienfreie Färben von Autokarosserien oder Fahrrädern, so die Forscher. Auch in Metall “gebrannte” Familienfotos seien denkbar.

Vor einem Jahr hatte Guos Arbeitsgruppe erstmals über die Fähigkeiten der Methode berichtet. Dabei wird eine Metalloberfläche mit einige Femtosekunden (Billiardstel Sekunden) kurzen und zugleich sehr intensiven Laserpulsen bestrahlt. Der kurze Strahlungspuls lässt einige Metallatome verdampfen. Wenn sich diese wieder an die Oberfläche anlagern, bilden sie Furchen, Krater oder Rücken mit Abmessungen im Mikrometerbereich.

Die genaue Struktur des rauhen Überzugs - und damit seine Lichtabsorption - hängt von der Feineinstellung des Lasers ab. Je nach Länge, Intensität und Anzahl der Laserpulse, schluckt er einfallendes Licht vollständig oder nur bei bestimmten Wellenlängen. Resultat ist eine pechschwarze, eine einfarbig-metallische oder eine bunt schillernde Oberfläche.

Foto: Richard Baker, University of Rochester

Die Färbung sei extrem haltbar, da sie nicht aufgetragen sei, sondern durch die Oberflächenstruktur des Metalls zustande komme, betont Guo. Und da die kurzen Pulse zwar viel Leistung, aber wenig Energie transportierten, benötige der Laser keine spezielle Stromversorgung. Der Physiker rechnet daher mit einem kurzen Weg vom Labor hin zur Anwendung in der Industrie.

Forschung: Anatoliy Y. Vorobyev und Chunlei Guo, Institute of Optics, University of Rochester, New York

Veröffentlichung Applied Physics Letters, Vol. 92, Artikel 041914, DOI 10.1063/1.2834902

WWW:
Femtosecond Laser Laboratory, Chunlei Guo
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