Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Winkelunabhängige Strukturfarben für weiche Materie

03.11.2015

Eine Prise Ruß verleiht porösen Hydrogelen leuchtend helle Strukturfarben, die unabhängig vom Betrachtungswinkel sind

Eine Frage des Blickwinkels: Strukturfarben, die auf einen Reiz hin verändert werden können, gelten als äußerst interessant für Displays und Sensoren, aber ihr Farbton oder ihre Intensität kann bei flachen Betrachtungswinkeln abfallen.


Das Chamäleon unter den Hydrogelen: Die Strukturfarben des Hydrogels auf Basis eines Templats aus feinen Siliciumdioxid-Arrays werden durch die Zugabe von Ruß sichtbar.

(c) Wiley-VCH

Japanische Wissenschaftlern haben jetzt ein poröses Hydrogel hergestellt, dessen leuchtende Strukturfarben sich gezielt durch Wärme einstellen lassen und die unabhängig vom Betrachtungswinkel sind. Die Studie ist in der Zeitschrift Angewandte Chemie erschienen.

Reizempfindliche Strukturfarben sind zum Beispiel Bestandteil von Chamäleonhaut oder der Haut von manchen Fischen. In der Natur bewirken Helligkeitsübergänge oder andere Umweltfaktoren Farbwechsel der Strukturfarben, indem sich durch Winkeländerung die Streuwellenlänge ändert. Bei künstlichen weichen Strukturen kann man durch die Temperatur ein Zusammenziehen oder Schwellen der farbgebenen Struktur hervorrufen.

Ein Hydrogel, das auf Wärme mit Volumenänderung reagiert, haben nun Yukikazu Takeoka und seine Kollegen von der Universität Nagoya in Japan auf Basis eines Templats aus feinen Siliciumdioxid-Arrays hergestellt. Die poröse Struktur des Hydrogels zieht sich zusammen, ähnlich wie die Effekte in der Chamäleonhaut. "Die rasche Reaktion beruht auf der durchgehenden Porenstruktur infolge des kolloidalen amorphen Arrays", erklären die Wissenschaftler. Allerdings lässt inkohärente Streuung die Oberfläche des Hydrogels einfach weiß erscheinen.

Um die Strukturfarben des Arrays sichtbar zu machen, genügte dann aber ein winziger Zusatz von Ruß. "Im Ergebnis konnten wir aus den kolloidalen amorphen Arrays Strukturfarben erkennen, indem wir die inkohärente wellenlängenunabhängige Lichtstreuung im gesamten sichtbaren Bereich reduzierten und somit die Sättigung mit der Strukturfarbe verstärkten", erklären die Wissenschaftler.

Der Rußeffekt blieb auch im thermosensitiven Hydrogel erhalten. Takeoka und seine Kollegen beobachten: "Die Hydrogele mit einem Rußgehalt von kleiner 0.1% zeigen leuchtende Strukturfarben, die wechseln, wenn sich das Volumen aufgrund unterschiedlicher Wassertemperaturen ändert." Die neuen rußdotierten Hydrogele sind daher neue weiche Materialien mit justierbaren Strukturfarben.

Was diese porösen farbigen Hydrogele jedoch besonders interessant macht, ist ihre Unabhängigkeit vom Beobachtungswinkel. Materialien wie Opale, die ebenfalls Strukturfarben aufweisen, konnten bislang nicht für Displays eingesetzt werden, weil ihre Farbe bei flachen Betrachtungswinkeln schwankt. Dennoch sind einstellbare Strukturfarben in Displays sehr vorteilhaft, weil sie ohne Filter auskommen. Als Anwendung für ihre neuartigen thermosensitiven porösen Hydrogele schweben den Autoren daher Vollfarbdisplays und Sensoren vor, die breite Betrachtungswinkel verlangen. Andere Einsatzmöglichkeiten seien die biochemische Sensorik und elektronische Papiere.

Angewandte Chemie: Presseinfo 41/2015

Autor: Yukikazu Takeoka, Nagoya University (Japan)

Permalink to the original article: http://dx.doi.org/10.1002/ange.201507503

Angewandte Chemie, Postfach 101161, 69451 Weinheim, Germany.

Weitere Informationen:

http://presse.angewandte.de

Dr. Renate Hoer | Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Proteinforschung: Der Computer als Mikroskop
16.01.2017 | Ruhr-Universität Bochum

nachricht Nervenkrankheit ALS: Mehr als nur ein Motor-Problem im Gehirn?
16.01.2017 | Leibniz-Institut für Neurobiologie

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Mit solaren Gebäudehüllen Architektur gestalten

Solarthermie ist in der breiten Öffentlichkeit derzeit durch dunkelblaue, rechteckige Kollektoren auf Hausdächern besetzt. Für ästhetisch hochwertige Architektur werden Technologien benötigt, die dem Architekten mehr Gestaltungsspielraum für Niedrigst- und Plusenergiegebäude geben. Im Projekt »ArKol« entwickeln Forscher des Fraunhofer ISE gemeinsam mit Partnern aktuell zwei Fassadenkollektoren für solare Wärmeerzeugung, die ein hohes Maß an Designflexibilität erlauben: einen Streifenkollektor für opake sowie eine solarthermische Jalousie für transparente Fassadenanteile. Der aktuelle Stand der beiden Entwicklungen wird auf der BAU 2017 vorgestellt.

Im Projekt »ArKol – Entwicklung von architektonisch hoch integrierten Fassadekollektoren mit Heat Pipes« entwickelt das Fraunhofer ISE gemeinsam mit Partnern...

Im Focus: Designing Architecture with Solar Building Envelopes

Among the general public, solar thermal energy is currently associated with dark blue, rectangular collectors on building roofs. Technologies are needed for aesthetically high quality architecture which offer the architect more room for manoeuvre when it comes to low- and plus-energy buildings. With the “ArKol” project, researchers at Fraunhofer ISE together with partners are currently developing two façade collectors for solar thermal energy generation, which permit a high degree of design flexibility: a strip collector for opaque façade sections and a solar thermal blind for transparent sections. The current state of the two developments will be presented at the BAU 2017 trade fair.

As part of the “ArKol – development of architecturally highly integrated façade collectors with heat pipes” project, Fraunhofer ISE together with its partners...

Im Focus: Mit Bindfaden und Schere - die Chromosomenverteilung in der Meiose

Was einmal fest verbunden war sollte nicht getrennt werden? Nicht so in der Meiose, der Zellteilung in der Gameten, Spermien und Eizellen entstehen. Am Anfang der Meiose hält der ringförmige Proteinkomplex Kohäsin die Chromosomenstränge, auf denen die Bauanleitung des Körpers gespeichert ist, zusammen wie ein Bindfaden. Damit am Ende jede Eizelle und jedes Spermium nur einen Chromosomensatz erhält, müssen die Bindfäden aufgeschnitten werden. Forscher vom Max-Planck-Institut für Biochemie zeigen in der Bäckerhefe wie ein auch im Menschen vorkommendes Kinase-Enzym das Aufschneiden der Kohäsinringe kontrolliert und mit dem Austritt aus der Meiose und der Gametenbildung koordiniert.

Warum sehen Kinder eigentlich ihren Eltern ähnlich? Die meisten Zellen unseres Körpers sind diploid, d.h. sie besitzen zwei Kopien von jedem Chromosom – eine...

Im Focus: Der Klang des Ozeans

Umfassende Langzeitstudie zur Geräuschkulisse im Südpolarmeer veröffentlicht

Fast drei Jahre lang haben AWI-Wissenschaftler mit Unterwasser-Mikrofonen in das Südpolarmeer hineingehorcht und einen „Chor“ aus Walen und Robben vernommen....

Im Focus: Wie man eine 80t schwere Betonschale aufbläst

An der TU Wien wurde eine Alternative zu teuren und aufwendigen Schalungen für Kuppelbauten entwickelt, die nun in einem Testbauwerk für die ÖBB-Infrastruktur umgesetzt wird.

Die Schalung für Kuppelbauten aus Beton ist normalerweise aufwändig und teuer. Eine mögliche kostengünstige und ressourcenschonende Alternative bietet die an...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Aquakulturen und Fangquoten – was hilft gegen Überfischung?

16.01.2017 | Veranstaltungen

14. BF21-Jahrestagung „Mobilität & Kfz-Versicherung im Fokus“

12.01.2017 | Veranstaltungen

Leipziger Biogas-Fachgespräch lädt zum "Branchengespräch Biogas2020+" nach Nossen

11.01.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Weltweit erste Solarstraße in Frankreich eingeweiht

16.01.2017 | Energie und Elektrotechnik

Proteinforschung: Der Computer als Mikroskop

16.01.2017 | Biowissenschaften Chemie

Vermeintlich junger Stern entpuppt sich als galaktischer Greis

16.01.2017 | Physik Astronomie