Neues Material: Weißer als weiß
Streng genommen ist Weiß genauso wie Schwarz keine Farbe. Während Schwarz das sichtbare Licht vollkommen „verschluckt“, reflektiert Weiß möglichst viel Licht. Damit etwas sehr weiß erscheint, sollten alle Wellenlängen gleichmäßig gestreut werden. Das ist schwieriger als es klingt.
Heute behilft man sich mit künstlichen Weißpigmenten. Wegen seines hohen Brechungsindexes besonders beliebt ist Titandioxid. In Form von Nanopartikeln macht es etwa Wandfarbe, Zahnpasta und Kaugummis noch weißer.
Sarah Collins (Cambridge University)
Käfer aus der Gattung Cyphochilus und neues Material
Der Zusatzstoff ist allerdings seit einiger Zeit in Verruf geraten. Er könnte gesundheitsschädlich sein. Vergangenes Jahre zeigte z. B. eine in „Scientific Reports“ veröffentlichte Studie an Ratten, dass Partikel aus Nahrungsmitteln ins Blut gelangen können, das Immunsystem schwächen und womöglich Krebs auslösen können.
Nanostruktur nachgebaut
Auch ökologisch sei Titandioxid bedenklich, berichten Forscher um Matti Toivonen von der finnischen Universität Aalto. Es gebe daher einen dringenden Bedarf an effizienten Weißmachern, die verträglich und nachhaltig sind.
Die Studie
„Anomalous Diffusion-Assisted Brightness in White Cellulose Nanofibril Membranes“, Advanced Materials, 13.3.2018
Nun ist das Team fündig geworden. Vorbild sind die Käfer der südostasiatischen Gattung Cyphochilus, deren Weiß einzigartig ist. Ihre Schuppen sind weißer als Milch, Zahnschmelz und die meisten anderen natürlich vorkommenden Materialien. Das verdanken sie ihrer inneren Struktur. Dieses Netzwerk aus Chitin streut Licht extrem effizient. So entsteht das strahlende Weiß.
Die relativ chaotische Struktur hat das Team um Toivonen nun nachgebaut, auf Basis von Cellulose - diese ist nicht giftig, in großen Mengen vorhanden, stabil und abbaubar. Durch eine geeignete Kombination von unterschiedlich dicken, winzigen Fasern gelang es den Forschern, ein Material zu erzeugen, das 20 bis 30-mal weißer ist als Papier.
Ähnlich wie die Käferschuppen ist die Celluloseschicht extrem dünn, nur ein paar Millionstel Meter. Theoretisch könnte man sie sogar noch dünner machen, sagen die Forscher. In Zukunft könnte man das umweltfreundliche und unschädliche Material für ultraweiße Farben, Kosmetikprodukte und sogar für Nahrungsmittel verwenden.
Eva Obermüller, science.ORF.at