24.09.2008
Kompostierbare Optik
Aus Seidenfäden lassen sich optische Linsen und Gitter herstellen.
Physik Journal - Aus Seidenfäden lassen sich optische Linsen und Gitter herstellen.
Heutzutage bestehen optische Elemente aus Glas, Halbleitern oder Polymeren. Obwohl sie eine gewaltige Vielfalt an Anwendungen ermöglichen, haben sie einen Nachteil: Sie sind weder per se biokompatibel noch biologisch abbaubar. Einer Wissenschaftlergruppe um David L. Kaplan und Fiorenzo G. Omenetto von der Tufts University in Medford (Massachusetts) ist es nun gelungen, aus Fäden der Seidenraupe optische Elemente aufzubauen. Diese Biopolymere haben den Vorteil, dass sie sich in einer wässrigen Lösung bei Zimmertemperatur verarbeiten lassen. Gleichzeitig sind sie im Vergleich zu anderen Biopolymeren mechanisch robust und bringen sehr gute optische Oberflächeneigenschaften und eine hohe Transmission mit.
Die Materialforscher lösen dazu die Kokons in einem Salz und reinigen sie anschließend dialytisch. Dann gießen sie die Lösung in verschiedene optische Abgussformen, die kommerziell erhältlich sind, und lassen die dünnen Schichten trocknen. Die so gefertigte Seidenoptik der Forscher erreicht über einen weiten Teil des sichtbaren Spektrums eine Transmission von mehr als 90 Pro-zent, der Brechungsindex für Schichten zwischen 30 und 50 µm erreicht konstant den Wert 1,55. Für die Oberflächenrauigkeit der Beugungsgitter haben die Wissenschaftler Werte unterhalb von 10 nm gemessen. Bislang erreichen die so gefertigten Gitter Größen von 50×50 mm2; 37 Prozent des einfallenden Lichts beugten sie ins Hauptmaximum.
Die Verarbeitung bei niedrigen Temperaturen in wässrigen Lösungen bringt einen weiteren Vorteil mit sich: Seidenoptik lässt sich mit Enzymen oder beispielsweise Hämoglobin „dotieren“, wodurch ein Bauelement gleichzeitig optische und biochemische Funktionalität bekommt. Das macht diese Forschung zum Beispiel auch für Biosensoren interessant.
Michael Vogel
Quelle: Physik Journal, Oktober 2008, S. 14
Weitere Infos:
- Originalarbeit: B. D. Lawrence et al., Biomacromolecules 9, 1214 (2008)
- Internetseite David L. Kaplan, Tufts University: http://engineering.tufts.edu/chbe/people/kaplan/index.asp
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