Selbstauslöschende Botschaften
Auf Licht reagierende Beschichtungen machen Metallnanopartikel zu Tinten für selbstradierendes Papier
Wer gern Agentenfilme wie “Mission Impossible” sieht, kennt sich selbst zerstörende Botschaften, die den Geheimagenten über seinen Auftrag informieren und sich danach in Rauch auflösen. In der realen Welt ist man mehr an Materialien interessiert, die sich zwar nicht gerade selbst zerstören, aber Texte oder Abbildungen nur für eine vorgegebene Zeitspanne speichern. „Solche wiederbeschreibbaren ,Papiere' schützen sensible Informationen,“ erklärt Bartosz A. Grzybowski von der Northwestern University in Evanston (IL, USA). „Man stelle sich eine Besprechung im Pentagon vor, bei dem sich geheime Unterlagen an deren Ende von selbst auslöschen. Es gäbe keine Möglichkeit, sie zu entwenden und an Terroristen zu verkaufen.“ Grzybowski und sein Team haben ein neues Konzept entwickelt, mit dem sich selbst auslöschende Bilder erzeugen lassen. Anders als mit bisherigen Techniken sind hierbei mehrfarbige Abbildungen möglich. Wie die Forscher in der Zeitschrift Angewandte Chemie berichten, basiert das Konzept auf einer „Tinte“ aus nanoskopischen Metallpartikeln, die unter Lichteinfluss – in einem umkehrbaren Prozess – zu größeren Teilchen zusammenklumpen.
Zur Herstellung des neuen beschreibbaren Materials betten die Wissenschaftler Silber- und/oder Goldnanopartikel in einen dünnen organischen Gelfilm ein, den sie einlaminieren. Die Filme sind kräftig rot, wenn sie Goldpartikel enthalten, und gelb, wenn sie Silber enthalten. Werden diese Filme mit UV-Licht bestrahlt, ändert sich in den bestrahlten Regionen die Farbe. Wie stark, hängt von der Bestrahlungsdauer ab. Goldhaltige Filme verfärben sich abgestuft von rot zu einem blassen Blau, silberhaltige von gelb zu violett. Mehrfarbige Bilder entstehen, wenn Bereiche verschieden lange bestrahlt werden. Die erzeugten Bilder sind nicht dauerhaft. Sie verblassen bis sie ganz „ausradiert“ sind.
Wie funktioniert das? Der eigentliche Trick besteht in einer speziellen organischen Beschichtung der Metall-Nanopartikel. Unter UV-Licht lagern sich bestimmte Atomgruppen in diesen Molekülen um. Dadurch werden sie wesentlich polarer und ziehen sich untereinander an. Die Nanopartikel lagern sich dann bevorzugt zu großen kugelförmigen Aggregaten zusammen. Die Farbe ändert sich, denn bei nanoskopischen Teilchen ist der Farbeindruck von der Größe der gebildeten Aggregate abhängig. Wie groß die Aggregate werden, hängt wiederum von der Dauer der UV-Bestrahlung ab. Auf diese Weise lässt sich die Farbe der „Tinte“ kontrollieren.
Die Partikel-Aggregate zerfallen nach und nach wieder zu einzelnen Metall-Nanopartikeln, weil die Atomgruppen wieder in ihre ursprüngliche Anordnung zurückkehren – die Farbe verblasst. Die Zeit bis zur Auslöschung kann über die genaue Zusammensetzung der Beschichtung gesteuert werden. Das „Ausradieren“ lässt sich durch Bestrahlung mit sichtbarem Licht oder Erwärmen beschleunigen.
Originalveröffentlichung: Bartosz A. Grzybowski et al.; Writing Self-Erasing Images using Metastable Nanoparticle "Inks"; Angewandte Chemie 2009, 121, No. 38, 7169-7173
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