Vorbild für Handydisplays 27.04.2015, 06:55 Uhr

Nanostrukturen machen Glasflügelschmetterling fast unsichtbar

Warum ist der Glasflügelschmetterling fast unsichtbar? Weil eine Nanostruktur auf den Flügeln verhindert, dass sie Licht reflektieren, fanden Forscher aus Karlsruhe heraus. Die Entdeckung könnte reflexionsarme Handydisplays ermöglichen.

Im Gegensatz zu anderen durchsichtigen Flächen reflektieren die Flügel des Glasflüglers kaum Licht. Brillengläser oder Handydisplays könnten von der Erforschung des Phänomens profitieren.

Im Gegensatz zu anderen durchsichtigen Flächen reflektieren die Flügel des Glasflüglers kaum Licht. Brillengläser oder Handydisplays könnten von der Erforschung des Phänomens profitieren.

Foto: Radwanul Hasan Siddique/KIT

Dass eine Oberfläche durchsichtig ist, bedeutet nicht, dass sie kein Licht reflektiert. Man kennt das von Glasscheiben vor Bildern oder auf dem Handydisplay, die je nach Lichteinfall so stark spiegeln, dass kaum noch etwas dahinter zu erkennen ist. Ein Blick auf die Flügel des Glasflügelschmetterlings zeigt, dass die Natur sich auch zu diesem Problem etwas hat einfallen lassen. Die Flügel des Schmetterlings, der hauptsächlich in Mittelamerika verbreitet ist, reflektieren auch dann nur schwach, wenn man schräg darauf schaut.

Top Stellenangebote

Zur Jobbörse
Berliner Hochschule für Technik (BHT)-Firmenlogo
Professur Konstruktion Berliner Hochschule für Technik (BHT)
Berufsgenossenschaftliche Unfallklinik Tübingen-Firmenlogo
Projektleiter Brandschutz (m/w/d) Berufsgenossenschaftliche Unfallklinik Tübingen
Tübingen Zum Job 
Berliner Hochschule für Technik (BHT)-Firmenlogo
Professur Maschinenelemente Berliner Hochschule für Technik (BHT)
Airbus-Firmenlogo
IT Security Engineer (d/m/f) Airbus
Manching Zum Job 
Fink Chem+Tec GmbH-Firmenlogo
Entwicklungsingenieur Mechatronik (m/w/d) Fink Chem+Tec GmbH
Leinfelden-Echterdingen Zum Job 
Airbus-Firmenlogo
Lead Software Engineer - EW Mission Data Generation System (d/m/w) Airbus
Manching Zum Job 
Mainova AG-Firmenlogo
Elektroingenieur (m/w/d) Projektierung / Planung Strom Sekundärtechnik Mainova AG
Frankfurt am Main Zum Job 
GWG - Wohnungsgesellschaft Reutlingen mbH-Firmenlogo
Abteilungsleiter (m/w/d) für den Baubereich, Abteilung Technik GWG - Wohnungsgesellschaft Reutlingen mbH
Reutlingen Zum Job 
MVV Netze GmbH-Firmenlogo
Spezialist Systeme und Anwendungen (m/w/d) MVV Netze GmbH
Mannheim (Homeoffice) Zum Job 
Mainova AG-Firmenlogo
Elektroingenieur (m/w/d) Projektierung / Planung Strom Sekundärtechnik Mainova AG
Frankfurt am Main Zum Job 
Airbus-Firmenlogo
Cargo Hold Commodity Manager (d/f/m) Airbus
Bremen Area Zum Job 
Airbus-Firmenlogo
Programm Controlling Transformation and Integration (d/f/m) Airbus
Hamburg Zum Job 
Landeshauptstadt Stuttgart-Firmenlogo
Technische*r Prüfer*in für die Prüfung von Großprojekten (m/w/d) Landeshauptstadt Stuttgart
Stuttgart Zum Job 
SWM Services GmbH-Firmenlogo
Senior Projektleiter*in GuD-Anlage (m/w/d) SWM Services GmbH
München Zum Job 
BRUSA Elektronik (München) GmbH-Firmenlogo
Prüfmittel Ingenieur / Entwicklungsingenieur Prüfmittel / Applikationsingenieur Labor / Ingenieur Prüfstandsentwicklung (m/w/d) BRUSA Elektronik (München) GmbH
München Zum Job 
BRUSA Elektronik (München) GmbH-Firmenlogo
Senior Embedded Linux Software Engineer (m/f/d) BRUSA Elektronik (München) GmbH
München Zum Job 
BRUSA Elektronik (München) GmbH-Firmenlogo
Senior Embedded Software Ingenieur (m/w/d) Kommunikation BRUSA Elektronik (München) GmbH
München Zum Job 
engionic Femto Gratings GmbH-Firmenlogo
Entwicklungsingenieur (m/w/d) für Produktionsanlagen und Produktionsprozesse engionic Femto Gratings GmbH
Consolar Solare Energiesysteme GmbH-Firmenlogo
Service-Ingenieur (m/w/d) im Innendienst Consolar Solare Energiesysteme GmbH
Frankfurt am Main Zum Job 
Heinrich Wassermann GmbH & Co KG-Firmenlogo
Oberbauleiter Tiefbau (m/w/d) Heinrich Wassermann GmbH & Co KG

Wissenschaftler des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) haben jetzt das Geheimnis hinter dieser geringen Reflexion erforscht. Die Forscher um Hendrik Hölscher fanden heraus, dass unregelmäßige Nanostrukturen auf der Oberfläche der Schmetterlingsflügel diesen Effekt bewirken. Für den Glasflügler, lateinisch Greta Oto oder Waldgeist, ist er überlebenswichtig, denn er ist dadurch im Flug für Fressfeinde beinahe unsichtbar. In theoretischen Experimenten haben die KIT-Forscher den Effekt nun nachvollzogen und können sich spannende Anwendungsmöglichkeiten, etwa für Handy- oder Laptopdisplays vorstellen.

Unterschiedlich große und unregelmäßig angeordnete Nanosäulen

Je nach Blickwinkel reflektieren die Flügel von Greta Oto nur zwischen zwei und fünf Prozent des einfallenden Lichtes. Dabei reflektiert der Flügel nicht nur das gesamte für den Menschen sichtbare Spektrum schwach, sondern unterdrückt auch – überlebenswichtig für den Schmetterling – die für Tiere wahrnehmbaren Infrarot- und Ultraviolettwellen.

Um diesem bisher unerforschten Phänomen auf den Grund zu gehen, untersuchten die Wissenschaftler den Flügel des Glasflüglers unter dem Rasterelektronenmikroskop. Vorherige Studien zeigten, dass bei anderen Tieren regelmäßige säulenförmige Nanostrukturen für die geringen Reflexionen verantwortlich sind.

Nanostrukturen auf Schmetterlingflügel: Die Unregelmäßigkeit in Größe und Verteilung bewirkt die geringe Lichtreflexion bei allen Blickwinkeln.

Nanostrukturen auf Schmetterlingflügel: Die Unregelmäßigkeit in Größe und Verteilung bewirkt die geringe Lichtreflexion bei allen Blickwinkeln.

Quelle: Radwanul Hasan Siddique, KIT

Auch bei den Schmetterlingsflügeln fanden die Forscher Nanosäulen, allerdings waren diese im Gegensatz zu den bisherigen Funden unregelmäßig angeordnet und auch unterschiedlich groß. Die typische Höhe der Säulen variiert zwischen 400 und 600 Nanometern und der Abstand zwischen den Säulen zwischen 100 und 140 Nanometern. Das entspricht etwa einem Tausendstel des menschlichen Haares.

In Simulationen haben die Forscher die Unregelmäßigkeit der Nanosäulen in Größe und Anordnung mathematisch abgebildet und konnten zeigen, dass die berechnete reflektierte Lichtmenge für unterschiedliche Blickwinkel genau der beobachteten Menge entspricht. Damit belegten sie, dass eben diese Unregelmäßigkeit der Nanosäulen die geringe Reflexion bei unterschiedlichen Betrachtungswinkeln bewirkt.

Anwendungen dort, wo schwach reflektierende Oberflächen gebraucht werden

Für Hölschers Doktoranden Radwanul Hasan Siddique, der den Effekt entdeckte, ist der Glasflügler ein faszinierendes Tier: „Nicht nur optisch mit seinen durchsichtigen Flügeln, sondern auch wissenschaftlich, da er sich im Gegensatz zu anderen Naturphänomenen, bei denen Regelmäßigkeit oberstes Gebot ist, scheinbares Chaos zunutze macht und damit auch für den Menschen spannende Effekte erzielt.“

Die Ergebnisse eröffnen eine ganze Fülle von Anwendungsmöglichkeiten überall dort, wo schwach reflektierende Oberflächen gebraucht werden, etwa bei Brillengläsern oder Handydisplays. Die Infrastruktur am Institut für Mikrostrukturtechnik ermöglicht neben der theoretischen Erforschung des Phänomens auch die tatsächliche Umsetzung in die Praxis. Erste Anwendungsversuche befinden sich momentan in der Konzeptionsphase, Experimente an Prototypen konnten aber bereits jetzt zeigen, dass diese Art der Oberflächenbeschichtung auch wasserabweisend und selbstreinigend wirkt.

Ein Beitrag von:

  • Gudrun von Schoenebeck

    Gudrun von Schoenebeck

    Gudrun von Schoenebeck ist seit 2001 journalistisch unterwegs in Print- und Online-Medien. Neben Architektur, Kunst und Design hat sie sich vor allem das spannende Gebiet der Raumfahrt erschlossen.

Zu unseren Newslettern anmelden

Das Wichtigste immer im Blick: Mit unseren beiden Newslettern verpassen Sie keine News mehr aus der schönen neuen Technikwelt und erhalten Karrieretipps rund um Jobsuche & Bewerbung. Sie begeistert ein Thema mehr als das andere? Dann wählen Sie einfach Ihren kostenfreien Favoriten.