ETH nutzt Schmetterlingsprinzip für 3D-Druck

Für ihre neue Technologie liessen sich die Wissenschaftler aus der Gruppe von Andrew deMello, Professor für Biochemie-​Ingenieurwesen, von Schmetterlingen inspirieren: Die Flügel der im tropischen Afrika vorkommenden Art Cynandra opis erscheinen in brillanten Farben. Erzeugt werden diese Farben durch extrem feine regelmässige Oberflächenstrukturen im Grössenbereich der Wellenlänge von sichtbarem Licht.

Die Strukturen lenken Lichtstrahlen ab und verstärken so einzelne Farbanteile des Lichts beziehungsweise löschen andere Anteile aus. Den Forschenden um deMello ist es gelungen, die Oberflächenstrukturen von Cynandra opis sowie weitere davon abgewandelte Strukturen mit einem Nano-​3D-Drucker zu reproduzieren. Damit schufen sie ein einfach anzuwendendes Prinzip der Herstellung von sogenannten Strukturfarben.

In der Natur gibt es zahlreiche Beispiele solcher Strukturfarben, darunter solche, die auf unregelmässige Oberflächenstrukturen zurückzuführen sind – etwa bei anderen Schmetterlingsarten. «Die regelmässigen Nanostrukturen auf den Flügeln von Cynandra opis waren besonders gut geeignet, um sie mittels 3D-​Druck nachzustellen», erklärt Xiaobao Cao, ehemaliger Doktorand in deMellos Gruppe und Erstautor der Studie, die im Fachblatt «Advanced Materials» erschienen ist. Die Cynandra-​opis-​Strukturen bestehen aus zwei übereinanderliegenden und rechtwinklig zueinander angeordneten Lagen von Gitterrosten mit einem Gitterabstand von rund einem halben bis einem Mikrometer.