Krebsaugen für schärfere Fotos und größere Datenspeicher

Das Sehorgan der Krustentiere beeinflusst polarisiertes Licht weitaus besser als jede vom Menschen entwickelte Optik

Krebsaugen

Krebsaugen

Bristol (Großbritannien) - Er lebt in kleinen Höhlen im weltberühmten Great Barrier Reef vor der Ostküste Australiens. Doch der farbenfrohe Fangschreckenkrebs begeistert neben Tauchern nun auch Optikexperten. Denn seine Augen können polarisiertes Licht viel besser kontrollieren und beeinflussen als alle dem Menschen verfügbaren optischen Elemente. In der Fachzeitschrift "Nature Photonics" erklären britische, australische und amerikanische Wissenschaftler die Gründe für diese einzigartigen Eigenschaften, die zu dichteren, optischen Datenspeichern und effizienteren UV-Filtern für Kameras führen könnten.

"Die Struktur der Augen bietet das Potenzial für eine neue Kategorie von optischen Elementen", schreiben Nicholas Roberts von der University of Bristol und seine Kollegen der Universitäten in Manchester, Brisbane und Baltimore. Der Grund für diesen Optimismus: Die Augen des Fangschreckenkrebses - Odontodactylus scyllarus - können linear polarisiertes Licht in zirkular polarisiertes und wieder zurück wandeln. Dieses Kunststück gelingt ihnen über das gesamte sichtbare Spektrum von rot bis violett. Optiken, die von Menschenhand entwickelt wurden, schaffen diese Umwandlung nur für einzelne Wellenlängen.

Die Polarisation von Lichtwellen ist für das menschliche Auge zwar nicht wahrnehmbar, spielt jedoch bei der Datenspeicherung auf CD und DVD wie auch für den Datentransfer durch Glasfasernetze eine entscheidende Rolle. Denn durch die verschiedenen Ausrichtungen des elektrischen Feldes einer Lichtwelle - der Polarisation - kann auf einer einzigen Wellenlänge gleich ein Vielfaches an Daten gleichzeitig transportiert werden. Optische Module, die zwischen den Polarisationsebenen und auch zwischen linear und zirkular polarisiertem Licht quasi hin und her schalten können, sind dazu nötig. Doch keines von ihnen arbeitet so effektiv wie das Auge des Fangschreckenkrebs.

Die Grund für die einzigartigen optischen Eigenschaften fanden Roberts und Kollegen im zweigeteilten Aufbau des Krebsauges. Zwischen der oberen und unteren Halbkugel des Auges entdeckten sie zudem eine Rippentruktur, mit deren Hilfe der Krebs zwischen den verschiedenen Polarisationen unterscheiden kann. "Besonders aufregend ist es, wie wunderbar einfach es funktioniert", sagt Roberts. Denn der natürliche Mechanismus aus Zellmembranen, die zu Röhren aufgerollt sind, übertrifft alle Module, die von Menschenhand entwickelt wurden. In weiteren Schritten gilt es nun, nach dem Vorbild des Krebsauges ein optisches Modul mit vergleichbaren Eigenschaften zu entwickeln. Sollte es trotz des enorm komplexen Aufbaus des natürliches Auges gelingen, ließe sich die Effizienz der optischen Datenverarbeitung weiter steigern.

Quelle: https://www.weltderphysik.de/gebiet/leben/news/2009/krebsaugen-fuer-schaerfere-fotos-und-groessere-datenspeicher/