Von dänischen Forschern wurde ein Farblaser-Drucker entwickelt, mit welchem pigmentfreie Strukturfarben druckbar sind. So kann man mit dem neuen Verfahren schon fast sagen: Strukturfarben-Laserdruck: So druckt man Bunte Bilder … ganz ohne Tinte. Allerdings ist noch viel Entwicklungsarbeit notwendig, bis dieser in Betrieb geht.

Die Strukturfarbe der Morpho-Schmetterlinge

Man kennt die südamerikanischen Morpho-Schmetterlinge aufgrund ihrer strahlend blauen Flügel. Wird solch ein Flügel im Mörser zerrieben, bekommt man jedoch kein blaues Pulver, da dieses Blau der Flügel nicht auf Pigmenten beruft. Hier handelt es sich um eine Strukturfarbe. Diese entsteht, wenn das einfallende Licht mit der feinen Textur entsprechend an der Oberfläche der Objekte interagiert. Im Gegensatz zu herkömmlichen Farben, bei welchen die Färbung von den Pigmenten vorgegeben wird, erzeugen Nanostrukturen des Materials typischerweise die Strukturfarben.

Mit einem Laser die Grundfärbung manipulieren

Der Physiker Anders Kristensen erforscht in Kopenhagen an der Technischen Universität seit Jahren, wie Strukturfarben wie etwa beim Morpho-Schmetterling technisch erzeugt werden können, und zwar als visuelle Effekte von sogenannten Metaoberflächen. Feinste Strukturen unter 100 Nanometer bewirken, dass von der entsprechenden Oberfläche lediglich Lichtanteile von einer gewissen Wellenlänge, also einer Farbe reflektiert werden. Der Physiker entwickelte mit seinen Kollegen noppenartige Polymeren-Beschichtungen mit einer Germanium-Auflage. Dabei bestimmten Größe und Form die Strukturfarbe. Nun fanden die Forscher heraus, dass die Grundfärbung einer derartigen Metaoberfläche ebenso nachträglich mit einem Laser gezielt manipulierbar ist. Zur Veränderung der Farben werden die Nanonoppen kurz lokal durch einen Laser erhitzt. Dann schmelzen sie und wandeln entsprechend ihre Form. Es ist auch möglich, Material verdampfen zu lassen und hierüber die Größe zu beeinflussen. Selbst das sorgt für die Farbänderung.

Konkurrenz für klassische Laser- oder Tinten-Drucker

Kristensen entwickelte die Methorde schon so weit, dass er tatsächlich mehrfarbig Strukturfarben ganz ohne Toner oder Tinte drucken kann. Hierfür braucht er lediglich ein Spezialpapier mit der passenden Nanobeschichtung. Der Laser fährt jede Zeile nacheinander über dessen Oberfläche, während die Regulierung der Intensität vom Laserstrahl gezielt so erfolgt, dass er die gewünschte Strukturfarbe Punkt für Punkt hinterlässt. Die Druckauflösung, die dabei erzielt wird, ist besonders hoch. 120.000 DPI (Dots per Inch), also Punkte pro Zoll, sind möglich. Moderne Bürolaserdrucker hingegen erreichen typischerweise zwischen 600 und 1.200 DPI. Durch den Strukturfarben-Laserdruck können sehr scharfe Miniaturabbildungen erzeugt werden. Es ist möglich, ein farbiges Passfoto auszudrucken, jedoch so klein, dass dieses in ein einzelnes Pixel in den Bildschirm von einem Smartphone passt. Man könnte demnach so Informationen auf einer Produktoberfläche verstecken. Um diese zu sehen, bräuchte man ein Mikroskop. Miniaturisierte Wasserzeichen zur Kennzeichnung von Produkten und zum Schutz vor Produktpiraterie gehören zu den ersten Anwendungen, welche sich Kristensen künftig für den Strukturfarbendruck vorstellen kann. Jedoch wird möglicherweise die Technik ebenso zur Konkurrenz für klassische Laser- oder Tintendrucker.

Benötigtes Spezialpapier bislang sehr teuer

Der heutige Laserdruck könnte ersetzt werden. Anstatt immer wieder verschiedenfarbige Tintenbehälter oder Tonerkartuschen zu kaufen und zu tauschen, benötigt man lediglich noch ein spezielles Papier mit dieser Metaoberflächenbeschichtung. Jedoch muss bis dahin noch viel Entwicklungsarbeit erfolgen. Derartiges Spezialpapier ist bislang besonders teuer und noch nicht in DIN A4 als Massenprodukt verfügbar.