Krebsaugen als Vorbild für optische Laufwerke

Eine Fangschreckenkrebs-Art, die im Great Barrier Reef heimisch ist, könnte zukünftige Generationen optischer Speichermedien entscheidend beeinflussen. Denn wie ein internationales Forscherteam herausgefunden hat, sind die Augen dieser Krebse ein hochentwickeltes optisches System, das nicht nur die Augen anderer Lebewesen, sondern auch alle existierenden technischen Systeme aussticht.

„Sie können in zwölf Farben sehen, während Menschen nur in drei sehen. Die Krebse können auch verschiede Arten polarisierten Lichts unterscheiden“, betont Justin Marshall, Leiter der Sensory Neurobiology Group an der University of Queensland. Für technische Anwendungen ist die Krebsoptik auch deshalb interessant, weil sie in einem großen Wellenlängenbereich funktioniert.

Breites Spektrum

CD- und DVD-Spieler arbeiten mit Licht nur einer Wellenlänge. „Blu-ray-Laufwerke nutzen bereits mehrere Wellenlängen, um zu CDs und DVDs abwärtskompatibel zu bleiben“, sagt der an der School of Biological Sciences der University of Bristol tätige Physiker Nicholas Roberts gegenüber pressetext. Dazu muss die Optik in Laufwerken über ein breiteres Spektrum funktionieren – und hier könnten optische Systeme nach Vorbild des australischen Fangschreckenkrebses große Fortschritte bedeuten.

Das Krebsauge könnte als Vorbild für neue, billigere und bessere achromatische Optiken dienen, die Licht beliebiger Wellenlänge gleich ablenken. Das wäre nicht nur für klassische optische Laufwerke von Vorteil, sondern hätte auch längerfristig Anwendungspotenzial. „Für die Zukunft wird oft von möglichen 3D-Speicherarchitekturen und der Nutzung mehrerer Wellenlängen zur Kapazitätssteigerung gesprochen“, betont der Physiker.

Biologie sticht Technik aus

Das Auge des Fangschrekenkrebses fungiert als Viertel-Wellenlängen-Plättchen, das die Polarisation von Licht beeinflusst und speziell für den Umgang mit zirkular polarisiertem Licht wichtig ist. „Der natürliche Mechanismus aus Zellmembranen, die in Röhrchen aufgerollt sind, sticht synthetische Designs klar aus“, sagt Marshall.

Das Problem technischer Optiken ist, dass sie eben nicht achromatisch sind, sondern Licht nur in recht begrenzten Wellenlängenbereichen gleich ablenken. „Der Mechanismus, den wir entdeckt haben, funktioniert praktisch im gesamten ultravioletten und visuellen Spektrum perfekt“, erklärt Roberts. Auch bis ins Infrarote reicht die Funktion, wie die Forscher in Nature Photonics berichten.

Eine weitere interessante Eigenheit des Krebsauges ist, dass es zwei Funktionen kombiniert. „Die Photorezeptor-Zellen detektieren Licht und agieren als Viertel-Wellenlängen-Plättchen. Eine derartiges Doppel-Leistungsvermögen ist etwas, das der Mensch noch gar nicht erfunden hat“, betont Roberts abschließend.