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Optik: Tiefsee-Schwamm schlägt Glasfaser
Tiefsee-Schwämme produzieren
US-Forschern zufolge ein Material, das technischen Glasfaser-Leitern
in vieler Hinsicht weit überlegen ist.
(jkm) - Ingenieure
müssen häufig feststellen, dass es für ihre Entwicklungen
schon längst Gegenstücke in der Natur gibt. So geschehen
im Fall der Glasfaser, berichtet eine amerikanisch-israelische
Forschergruppe im Magazin "Nature". Ausgerechnet ein
Schwamm aus der lichtlosen Tiefsee besitzt gläserne Nadeln,
die das Licht ebenso gut leiten wie vom Menschen produzierte Glasfasern.
In puncto Bruchfestigkeit schneiden die natürlichen Glasfasern
sogar besser ab.
Schwämme aus der Gattung
Euplectella besitzen lange Quarz-Fasern zur Verankerung im schlammigen
Sediment. Vielleicht könnten diese Fasern auch Licht in der
ewigen Dunkelheit verbreiten, spekulieren die Forscher um Joanna
Aizenberg von den Bell Laboratories in Murray Hill, New York.
"Dieser 'erleuchtende' Schwamm könnte ein neues Licht
auf biologisch inspirierte, bei niedrigen Temperaturen ablaufende
Prozesse werfen, die wiederum zu besseren Glasfaser-Materialien
und -Netzwerken führen könnten", schreiben sie.
Der Gießkannenschwamm Euplectella
lebt am Meeresgrund in bis zu 5.000 Metern Tiefe. Im Englischen
wird er als "Venus' flower basket" (Blütenkorb
der Venus) bezeichnet, da er Krabben während der Paarung
als Unterschlupf dient. Zur Gruppe der Glasschwämme gehörend,
besteht sein Nadelskelett nicht aus Horn, sondern aus Quarz. Sein
Fußende ziert ein Büschel fingerlanger und kaum einen
Zehntel Millimeter dicker Fasern, deren Kern aus nahezu reinem
Siliziumdioxid besteht. Nach außen hin folgen ein Zentralzylinder
mit einem hohen Anteil und eine mehrschichtige Ummantelung mit
einem geringeren Anteil organischen Materials.
Aizenberg und ihre Kollegen ermittelten,
dass der Brechungsindex dieser Fasern vom Kern zum Zentralzylinder
abrupt fällt und im Mantel langsam wieder ansteigt. Damit
kommen die Schwammfasern nicht nur theoretisch Glasfasern gleich,
belegten Experimente. "Diese biologischen Fasern ähneln
kommerziellen Fasern für die Telekommunikation insofern,
als sie aus dem gleichen Material aufgebaut sind, vergleichbare
Abmessungen haben und ähnliche Brechungsindizes in Kern und
Mantel aufweisen", schreiben die Forscher. Der mehrschichtige
Mantel mache sie jedoch deutlich bruchfester. Zudem würden
die Schwammfasern unter milden Bedingungen gebildet und könnten
daher leicht durch Einbau bestimmter Ionen beeinflusst werden.
Die hohen Temperaturen bei der Produktion von Glasfasern mache
diese Dotierung problematisch.
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