28.12.2005, 12:36 Uhr
Photonische Kristalle machen Käfer blau
Winzige Schuppen lassen einige Blatthornkäfer himmelblau schimmern. Dieser Glanz geht jedoch nicht etwa auf Farbstoffe zurück, berichtet eine belgische Forschergruppe im Fachblatt "Physical Review E". Vielmehr fungieren die Schuppen dank ihres Schichtenaufbaus wie photonische Kristalle, die lediglich blaues Licht widerspiegeln.
Solche Strukturen "aus abwechselnden Schichten könnten grundsätzlich auch mit Methoden der Mikrofabrikation hergestellt werden", schreibt die Gruppe um Jean-Pol Vigneron von den Facultés Universitaires Notre-Dame de la Paix in Namur. Für die Reflexion von kurzwelligem blauen Licht müssten allerdings Strukturen mit Abmessungen von wenigen Nanometern (Millionstel Millimetern) erzeugt werden.
Vigneron und Kollegen studierten Hoplia coerulea, einen in Südeuropa häufigen Vertreter der Blatthornkäfer. Die Weibchen der Art sind eher unauffällig gefärbt, können allerdings leicht aufgespürt werden, indem man nach Ansammlungen der himmelblauen Männchen Ausschau hält. Ihre Farbe verdanken letztere unzähligen, gut einen zwanzigstel Millimeter großen Schuppen, die wie winzige Blätter an ihrem Chitinpanzer hängen. Mit Hilfe eines Rasterelektronenmikroskops studieren die Forscher nun den Aufbau dieser Schüppchen.
Bei den Schuppen handelt es sich demnach nicht um massive Gebilde. Ihr Inneres besteht aus gut zwanzig feinen Chitinlagen, die durch winzige "Säulen" aus Chitin auf Abstand zueinander gehalten werden. Diese regelmäßige Abfolge von etwa 40 Nanometer dünnen Chitin- und gut 120 Nanometer weiten Chitin-Luft-Schichten ist für die Färbung verantwortlich, zeigten die Messungen und Modellrechnungen der Gruppe. Interferenz an den Schichten führt dazu, dass die Schuppen praktisch sämtliches Licht schlucken - lediglich blaues Licht mit Wellenlängen zwischen 380 und 480 Nanometern wird reflektiert.
Ähnliche "strukturelle Farben" finden sich bei vielen weiteren Tieren wie Rüsselkäfern und Schmetterlingen. Auch der metallische Schimmer von Vogelfedern geht auf Interferenz an Mikro- bzw. Nanostrukturen zurück. Nach Ansicht Vignerons nutzt die Natur diesen Effekt nicht nur als Signalgeber für Artgenossen, sondern auch als Schutzschild gegen ultraviolette Strahlung und zur effektiven Wärmeabgabe.
Forschung: Jean-Pol Vigneron, Jean-François Colomer und Virginie Lousse, Laboratoire de Physique du Solide und Laboratoire de Résonance Magnétique Nucléaire, Facultés Universitaires Notre-Dame de la Paix, Namur; Nathalie Vigneron, Ludwig Institute for Cancer Research, Brüssel
Veröffentlichung Physical Review E, Vol. 72, Artikel 061904, DOI 10.1103/PhysRevE.72.061904
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Facultés Universitaires Notre-Dame de la Paix
Hoplia coerulea
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