Ganze Farbpalette

Durch Variation dieses Gitterabstands und der Höhe der Gitterstäbe im Grössenbereich von 250 Nanometern bis 1,2 Mikrometern lässt sich die Farbe variieren, wie die ETH-​Forschenden zeigen konnten. So war es ihnen möglich, mithilfe des 3D-​Drucks alle Farben des sichtbaren Spektrums herzustellen. Darunter sind viele Farben, die beim natürlichen Vorbild nicht vorkommen.

Den Forschenden gelang es, die Oberflächen mit unterschiedlichen Materialen herzustellen, unter anderem mit einem transparenten Polymer. «Damit war es möglich, die Struktur von hinten zu beleuchten, um die Farbe hervorzubringen», erklärt Stavros Stavrakis, Wissenschaftler in deMellos Gruppe und Mitautor der Studie. «Wir haben es damit zum ersten Mal geschafft, alle Farben des sichtbaren Spektrums als Strukturfarben in einem lichtdurchlässigen Material zu erzeugen.»

Im Rahmen der Studie stellten die Wissenschaftler ein Miniaturbild aus verschiedenfarbigen Strukturfarben-​Pixeln von 2 mal 2 Mikrometern her. Solche Miniaturbilder könnten dereinst als Sicherheitsmerkmal bei Banknoten und anderen Dokumenten eingesetzt werden. Weil die Farben mit transparentem Material hergestellt werden können, wäre ausserdem die Herstellung von Farbfiltern für nanotechnologische optische Messgeräte möglich. Dies passt gut zur Hauptforschungstätigkeit der Gruppe von ETH-​Professor deMello, die miniaturisierte Systeme entwickelt für chemische und biologische Experimente, sogenannte Mikrofluidik-​Systeme.

Auch eine grossflächige Herstellung von Nanostrukturen sei denkbar, sagen die Forschenden. Würde man mittels 3D-​Druck eine Negativstruktur als Vorlage herstellen, könnte man damit eine grosse Anzahl von Abdrucken herstellen. Somit könnte sich das Prinzip für die Produktion von hochauflösenden Farbbildschirmen eignen – etwa von dünnen biegbaren Bildschirmen. Und schliesslich könnten laut den Wissenschaftlern in Farben zum Drucken und Malen die heute verwendeten Farbpigmente durch solche Strukturfarben ersetzt werden. Strukturfarben haben gegenüber Pigmentfarben einige Vorteile: Sie sind langlebig, weil sie bei Lichteinstrahlung nicht ausbleichen, und ausserdem haben sie in den meisten Fällen eine bessere Umweltbilanz.