Lichtschalter für Kristalle: Wandelnde Strukturen auf Knopfdruck

Licht verändert Formen. Reagieren Flüssigkristalle und manche Polymergele mit einer langsamen Formänderung auf Lichteinfall, fanden japanische Forscher nun einen rasanten Strukturwandel in Kristallen.

Tokyo (Japan) - Wie sie in der Zeitschrift "Nature" berichten, verformten sich ihre mikroskopisch kleinen Proben innerhalb von Bruchteilen einer tausendstel Sekunde. Dieser Effekt könnte für lichtgesteuerte mechanische Schalter und Hebel genutzt werden.

"Die deformierten Kristalle sind thermisch stabil und schalten, bestrahlt durch sichtbares Licht, in ihre ursprüngliche Struktur zurück", schreiben Masahiro Irie und seine Kollegen von der Rikkyo Universität in Tokyo. Zuvor wandelte sich unter einem ultravioletten Lichtstrahl beispielsweise ein quadratisches Kristall aus einem speziellen Perfluorocyclopenten mit einer Größe von bis zu 100 Mikrometern in eine rautenförmige Struktur. Ein zweiter Werkstoff dagegen schrumpfte unter UV-Licht um 5 bis 7 Prozent, dehnte sich unter sichtbarem Licht jedoch wieder auf seine Ursprungsgröße aus.

Verantwortlich für diesen Effekt sind so genannte Azobenzol-Chromophore. Diese Molekülgruppen verändern bei Lichteinfall die Ausrichtung ihrer Bindungen. Anwendungen sieht das Team um Irie in schnellen Aktuatoren, die ohne direkten Kontakt auf Knopfdruck mechanische Bewegungen und Schaltprozesse ausüben können. In einem ersten Demonstrationsversuch schubste ein lichtaktiver Kristall ein kleines Goldkügelchen wie einen Fußball über eine glatte Oberfläche.