Saubere Flächen auf Knopfdruck: Lotuseffekt lässt sich an und aus schalten

Selbstreinigende Oberflächen sind keine Zukunftsmusik mehr. Nachdem 1997 Wilhelm Barthlott von der Universität Bonn erstmals über den Lotuseffekt von nanostrukturierten Beschichtungen berichtete, werden mittlerweile zahlreiche Farben und Lacke mit diesen verblüffenden Eigenschaften angeboten.

Otsu (Japan) - Japanischen Forschern gelang nun ein weiterer Schritt. Sie entwickelten ein Material, bei dem sich die Wasser abweisenden Eigenschaften mit einem Lichtstrahl an- und ausschalten lassen. Über ihren Erfolg berichten sie in der Fachzeitschrift „Angewandte Chemie".

Bieten die neuen Lacke genauso wie die Blätter des natürlichen Vorbilds, der Lotus-Pflanze, über eine spezielle Mikrostruktur permanent die selbstreinigenden Eigenschaften, lässt sich die Oberfläche der neuen Substanz mit Licht schalten. Kingo Uchida und Shinichiro Nakamura von der Ryukoku Universität in Otsu nutzten dazu so genannte Diarylethene und deponierten einen mikrokristallinen Film auf einen Träger. Elektronenmikroskopische Aufnahmen zeigen, dass die Oberfläche dieses Films zunächst glatt ist. Wird der Diarylethen-Film mit ultraviolettem Licht bestrahlt, wird die zuvor farblose Oberfläche blau. Zudem ist sie nicht mehr glatt, sondern vollständig mit einem Flaum aus winzigen Fasern bedeckt, deren Durchmesser bei etwa einem millionstel Meter liegt. Dieser Flaum wirkt ähnlich wie die Mikro-Noppen der Lotuspflanze Wasser abweisend. Nach einer erneuten Bestrahlung, dieses Mal mit sichtbarem Licht, verschwinden Fasern und Färbung wieder, die Oberfläche wird wieder farblos, glatt und benetzbar.

Ursache dieses Effekts sind Änderungen der molekularen Struktur. Bindungen innerhalb des Moleküls werden über das UV-Licht gelöst und es kommt zu einem Ringschluss der Atome. In dieser Form kristallisiert das Material zu Nadeln mit hydrophoben Eigenschaften. Licht im sichtbaren Bereich des Spektrums führt zu einer Rückreaktion, die Mikronadeln verschwinden wieder.

Technische Anwendungen sind nicht unbedingt bei Fassadenfarben oder Autolacken zu erwarten, da diese ja immer selbstreinigend sein sollen. Aber für Wasser leitende Kanäle in winzigen Analysechips könnte eine schaltbare Beschichtung zur eleganten Regelung des Flüssigkeitsstroms genutzt werden.