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Chemie: Feuerwerk mit Informationsgehalt

© George Whitesides / Harvard University
Wie eine Lunte ... | ... brennt der Streifen aus Nitrozellulose ab. Dabei wechselt die Flamme ihre Farbe, sobald sie einen Metallpunkt erreicht; hier leuchtet sie vorübergehend blau.
Ein Feuerwerk ist ein farbenfrohes Spektakel. Wer im Chemieunterricht aufgepasst hat weiß, dass die Zuschauer dabei effektvoll eingesetzte chemische Reaktionen bestaunen. Den Feuerwerkskörpern sind Metallverbindungen beigemischt, die bei großer Hitze Licht charakteristischer Wellenlängen aussenden – was Chemiker seit 150 Jahren für die Spektralanalyse nutzen. Diese Eigenschaft haben Forscher von der Harvard University in Cambridge (Massachusetts) jetzt herangezogen, um Informationen zu verschlüsseln und ohne Elektrizität zu übermitteln.

Mit einem Tintenstrahldrucker brachten George M. Whitesides und seine Kollegen feine Punkte aus verschiedenen Metallsalzen auf einen dünnen Streifen Nitrozellulose. An einer Seite entzündet, brennt diese "Infolunte" rasch ab. Sobald die gelbliche Flamme einen Metallpunkt erreicht, erstrahlt sie in der Spektralfarbe des betreffenden Metalls. Diese kann ein geübtes Auge, in jedem Fall aber ein Spektrometer identifizieren. Mit nur drei Alkalimetallen – Lithium, Rubidium und Caesium – vermochten die Wissenschaftler so ihre zentrale Botschaft in vier Sekunden zu übermitteln: "look mom no electricity" ("guck mami kein strom"). Ein Buchstabe wurde dabei durch die Abfolge von zwei Blitzen definiert, die jeweils ein-, zwei- oder dreifarbig waren.

Da freut sich Mami ... | ... denn zum Senden einer Botschaft mit der "Infolunte" ist keine Elektrizität nötig. Es muss nur das Farbenspiel in seiner zeitlichen Abfolge erfasst werden. Jeder Buchstabe besteht dabei aus zwei aufeinander folgenden Lichtblitzen, die ein-, zwei- oder dreifarbig sein können. Das "L" wird beispielsweise durch das gleichzeitige Aufleuchten von Caesium und Lithium, gefolgt von einem Rubidiumblitz kodiert.
Die Forscher bezeichnen ihr neues Gebiet als "Infochemie". Ihrer Ansicht nach ermöglicht es eine Kommunikation, die einige Vorzüge gegenüber der elektrischen Signalleitung aufweist. So liefert die Nitrozellulose selbst die benötigte Energie und entlädt sich nicht von allein mit der Zeit. Und schneller als die Rauchzeichen der Indianer ist die Methode auch.

Christian Tack

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