Schmetterlinge helfen bei der Entwicklung von Solarzellen

Britische Wissenschaftler haben Schmetterlingsflügel nachgebaut und wollen auf diese Weise zur Weiterentwicklung von Solarzellen beitragen. Die fragilen Konstruktionen haben wie ihre Vorbilder eine Oberfläche aus regelmäßig angeordneten Nanoteilchen, die durch ihre spezielle Lichtbrechung unter anderem den irisierenden Farbeindruck der Flügel hervorrufen. Das künstlich hergestellte Oberflächenmaterial könnte nach Ansicht der Forscher die Effizienz von Solarzellen steigern.

Auch sei die Entwicklung von Minikameras denkbar, die den Facettenaugen von Insekten nachempfunden sind. Das amerikanisch-spanische Forscherteam um Akhlesh Lakhtakia von der Staatsuniversität von Pennsylvania in University Park stellt seine neue Entwicklung im Fachjournal "Bioinspiration and Biomimetics" vor.

 

Die schillernd-metallische Oberfläche von Schmetterlingsflügeln besteht aus winzigen Nanoteilchen, sogenannten photonischen Kristallen. Sie brechen das einfallende Licht so, dass es sich anschließend je nach Anordnung der Nanostrukturen auf eine bestimmte Art verteilt. Die auch als optisch aktive Strukturen bezeichneten Teilchen ändern das Licht dadurch in einer Weise, die letztlich für den irisierenden Glanz vieler Insekten verantwortlich ist. Nun konnten die Forscher erstmals einen solchen Schmetterlingsflügel nachbauen. Dafür bearbeiteten sie das Chitin -­ die Grundsubstanz vieler Insektenhüllen -­ mit einer speziell entwickelten Technik.

 

"Mit dieser Methode können auch andere biologische Strukturen nachgebildet werden, zum Beispiel Käferpanzer oder die Netzaugen von Fliegen, Bienen und Wespen", erklärt Co-Autor Raúl Martín-Palma. "Darauf basierende Minikameras könnte man in Autos, Mobiltelefonen oder Displays einbauen. Außerdem könnten sie für medizinische Zwecke oder zur Sicherheitsüberwachung eingesetzt werden." Den Schmetterlingsflügeln nachempfundene Beläge könnten schon bald die Lichtabsorption von Solarzellen maximieren.

 

Viele Forscher beschäftigen sich damit, wie der Natur ihre hocheffizienten Materialien und Konstruktionspläne abgeschaut werden können. Eines der größten Probleme ist dabei, dass die Kopien in ihrer Nanostruktur nicht mit dem Original übereinstimmen und deshalb nicht dieselben Eigenschaften aufweisen oder dass die Konstruktionen nur unter Laborbedingungen stabil sind. Nicht so der neue Schmetterlingsflügel: Seine photonischen Strukturen funktionieren laut den Forschern bei Raumtemperatur und ohne den Einsatz toxischer Substanzen.