Krebsaugen

Vorbild für optische Laufwerke

Justin Marshall mit einem Fangschreckenkrebs.

Die Augen dieser Krebse hat ein hochentwickeltes optisches System. Weder andere Lebewesen noch bisherige technischen Systeme verfügen über ein solches Potential.

Ein internationales Forscherteam untersuchte Fangschreckenkrebse. «Sie können in zwölf Farben sehen, während Menschen nur in drei sehen. Die Krebse können auch verschiedene Arten polarisierten Lichts unterscheiden», erläutert 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 für Anwendungen

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 Physiker Nicholas Roberts. Dazu muss die Optik in Laufwerken über ein breiteres Spektrum funktionieren - und hier könnten optische Systeme nach Vorbild des australischen Fangschreckenkrebses grosse Fortschritte bringen.

Das Krebsauge könnte als Vorbild für neue, billigere und bessere achromatische Optiken dienen, die Licht beliebiger Wellenlängen 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.

Mechanismus funktioniert perfekt

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», staunt Roberts.