"Zusammenhängende Unordnung" lässt Rüsselkäfer aus allen Richtungen blau strahlen, hoch geordnete Diamantstrukturen erzeugen je nach Blickwinkel unterschiedlichste Orange- und Rottöne, sagte der Salzburger Materialphysiker Bodo Wilts. Verschiedenartige Nanostrukturen auf den Käferschuppen bilden Farben durch Spiegelung, Beugung und Brechung von Licht, statt mit Pigmenten. Die Studien dazu wurden in den Fachmagazinen "Small" und "Advanced Science" veröffentlicht.

"Pavonius"-Rüsselkäfer (Pachyrrhynchus congestus pavonius) tragen am ganzen Körper runde Flecken, die in allen Farben des Regenbogens schillern. Sie sind stark "iridiszent", das heißt, die Farbe ändert sich je nach der Perspektive. "Wir haben herausgefunden, dass diese Farben durch geordnete Nanostrukturen mit Diamanten-förmiger Symmetrie entstehen", erklärte Wilts, der am Fachbereich für Chemie und Physik der Materialien der Universität Salzburg forscht.

"Mirabilis"-Rüsselkäfer (Pachyrrhynchus congestus mirabilis) haben hingegen am Hinterleib rot-orangefarbene Flecken sowie am Brustpanzer blaue. Genauso wie bei der Schwesternart Pavonius schimmern die Hinterleibsflecken ja nach Betrachtungswinkel in unterschiedlichen Rot- und Orangetönen. Auch sie werden durch strikt geordnete, Diamant-artige Nanostrukturen hervorgerufen, berichtet der Forscher.

"Auf den blauen Schuppen haben wir jedoch gesehen, dass die Struktur komplett ungeordnet ist, die sich auf den orangefarbenen Schuppen so schön geordnet gezeigt hat", sagte er. Die Nanostrukturierung auf den blauen Schuppen ist eine derart abgeänderte Diamantstruktur, dass nur das nächste oder maximal übernächste Streuzentrum auf eine gewisse Art angeordnet ist (Nahordnung), es aber keine immer wieder gleiche Anordnung über zahlreiche Wiederholungen (Fernordnung) gibt. "Man nennt diese Nanostrukturierung: korrelierte Unordnung", erklärte Wilts: "Dadurch wird eine einheitliche blaue Farbe hergestellt, die nicht die Winkelabhängigkeit normaler Strukturfarben hat."

Komplette Unordnung herrscht hingegen auf dem Chitinpanzer der südostasiatischen "Cyphochilus"-Käfer. Sie strahlen derart weiß, wie man es sonst kaum beobachten könne, so der Forscher. Um diese weiße Färbung zu erreichen, müssen die Schuppen das Licht in sämtlichen Wellenlängenbereichen gleich streuen. Das wird laut Wilts durch eine "völlig ungeordnete Nanostruktur" erreicht. "Wir haben die Struktur im Computer verändert, um zu sehen, was man anders machen könnte, um das Weiß noch weißer zu machen, aber wir haben keine Möglichkeit dafür gefunden."

Damit man die Nanostrukturen überhaupt detailliert sichtbar machen kann, hat Wilts mit seinen Mitarbeitern eine neue Methode entwickelt: Die Forscher tragen das Metall Platin hauchdünn auf die Schuppen auf, damit sie mit dem Elektronenmikroskop genug Kontrast und Tiefenschärfe erreichen, um die Strukturen Schicht für Schicht zu scannen. Am Computer wird daraus eine dreidimensionale Rekonstruktion erstellt. "Außerdem haben wir optische Mikroskopie und optische Modellierung, um zu verstehen, was eigentlich der physikalische Ursprung für diese Farben ist", berichtet Wilts.

Mit solchem Wissen könnte man in Zukunft solche Strukturfarben vielleicht auch im Labor erzeugen und technologisch herstellen. "Wir möchten bestehende Materialien für Farben, die suspekt sind, wie zum Beispiel Titandioxid, auf lange Sicht gesehen ersetzen", erklärte er. Für Photovoltaik-Anlagen wäre es wiederum hilfreich, wenn man mittels Nanostrukturen Licht steuern und kontrollieren kann.