Nach dem Vorbild des Schmetterlings

Das Wappen in diesem Bild besteht aus einer nanostrukturierten Oberfläche, die von den farbigen Schuppen auf den Flügeln des Schmetterlings Papilio blumei inspiriert ist. Das Insekt zeigt eine tiefgrüne Farbe, die nicht auf ein Pigment zurückgeht, sondern auf becherförmige Vertiefungen der Oberfläche, die besondere Reflexionseigenschaften haben.

Das Prinzip haben nun Forscher um Mathias Kolle von der University of Cambridge übernommen. Sie bedeckten eine Goldoberfläche mit fünf Mikrometer großen Polystyrolkügelchen. In den Lücken zwischen diesen schieden sie aus der Gasphase Gold ab, so dass die Kugeln bis zur Hälfte ihres Radius in Metall eingebettet waren. Diese Kugeln schmolzen sie dann, so dass die halbkugelförmigen Becher im Metall von einer Schicht Kunststoff bedeckt wurden. Anschließend trugen die Forscher elf alternierende Schichten von Titandioxid und Aluminiumoxid auf die Oberfläche auf.

Die so entstandene photonische Oberfläche reflektiert auf zwei Arten. Zum einen lässt die geschichtete Oberfläche selektiv rotes Licht passieren. Dieses Licht wird an den Wänden der becherförmigen Vertiefungen zweimal reflektiert und wegen der Geometrie der Oberfläche direkt in die Lichtquelle zurückgeworfen, weswegen es dem Streulicht der Oberfläche fehlt. Dadurch erhält das Muster unter normaler Beleuchtung einen hellblauen Farbton (Bild links, Skalenbalken: 5 Millimeter). Da sich bei der doppelten Reflexion die Schwingungsebene des Lichtes dreht, kann man das "fehlende" rote Licht mit Hilfe zweier gekreuzter Polarisationsfilter sehen (Bild rechts).