17.11.2005, 20:29 Uhr
Schmetterlinge strahlen mit Hightech-Optik
Mit erstaunlichen Tricks bringen Schwalbenschwänze optische Botschaften an den Mann. Englische Physiker haben entdeckt, dass die farbigen Flügelschuppen der Tiere ihr Licht in bevorzugten Richtungen aussenden. Zudem helfen biologische Spiegel, auch das letzte Photon ins Auge eines Artgenossen zu lenken, berichten die Forscher im Magazin "Science".
"Dieses biologische System hat konzeptuell viel mit Leuchtdioden höchster Effizienz gemein", schreiben Pete Vukusic und Ian Hooper von der University of Exeter. Ihre Untersuchungen führten sie an Schwalbenschwänzen aus der Verwandtschaft von Papilio nireus durch, großen Schmetterlingen mit bläulich bis grünlich schimmernden Banden auf ansonsten dunklen Flügeln.
Pete Vukusic und einige seiner Studienobjekte. Foto: Courtesy of Pete Vukusic/University of Exeter
Die Oberseite der farbigen Flügelschuppen bildet eine Schicht, deren Aufbau an dicht an dicht stehende Strohhalme denken lässt. In der Wandung der etwa 0,35 Mikrometer weiten Hohlzylinder findet sich das eigentliche Farbpigment, das nach Anregung mit himmelblauem Licht blau-grünliches Licht aussendet. Durch Interferenz in den nahezu regelmäßig angeordneten Zylindern wird dieses Fluoreszenzlicht bevorzugt entlang der Zylinderachse ausgestrahlt - aus der Flügelschuppe heraus bzw. tiefer in sie hinein.
Für den zweiten Fall hat die Natur eine weitere Lösung entwickelt: Unter der leuchtenden "Strohhalm-Schicht" finden sich drei Lagen von Chitin. Diese fungieren wie ein hocheffizienter Spiegel, ein so genannter Bragg-Reflektor, der das "fehlgeleitete" Licht wieder aus der Farbschuppe herauslenkt. Beide Tricks werden seit kurzem auch für Leuchtdioden mit maximaler Lichtausbeute genutzt, schreiben Vukusic und Hooper. Erst kürzlich hatten die Forscher und ihre Kollegen entdeckt, dass auch die dunklen Flügelbereiche nicht einfach nur dunkel sind. Ausgeklügelte Lichtfallen in ihnen sorgen für eine Art "Ultraschwarz", in dem die bunt-schimmernden Flügelbanden umso stärker auffallen.
Flügelschuppe von Papilio nireus unter dem Lichtmikroskop. Foto: Courtesy of Pete Vukusic/University of Exeter
Forschung: Pete Vukusic und Ian Hooper, School of Physics, University of Exeter
Veröffentlicht in Science, Vol. 310, 18. November 2005, p 1151, DOI 10.1126/science.1116612
WWW:
Physics at Exeter
- Iridescence in butterfly wings
Photonic Crystals
Käfer schimmert dank biologischem Opal
Schmetterling strahlt dank "Ultraschwarz"
| [Zurück] | |
