Farb-Morphing-Muscheln k├Ânnten neue Smartphone & TV-Bildschirme begeistern

Schillernde Zellen im Fleisch von Riesenmuscheln könnten eines Tages Wissenschaftlern helfen, effizientere Sonnenkollektoren zu entwerfen, und Fernseh- und Smartphone-Bildschirme, die die Augen schonen, sagen Forscher.

Riesenmuscheln sind in Korallenriffen des Pazifischen und Indischen Ozeans beheimatet und können bis zu 100 Jahre in freier Wildbahn leben. Obwohl sie in nährstoffarmem Wasser leben, können sie dank symbiotischer Photosynthesealgen bis zu 120 cm lang werden - die Muscheln absorbieren die Nährstoffe, die die Algen produzieren, während die Algen von stickstoffreichen Verschlackungen der Muscheln leben gefunden.

In einer neuen Studie konzentrierten sich Wissenschaftler auf irisierende Zellen im freiliegenden Fleisch der Venusmuscheln. Diese Zellen, die als Iridozyten bekannt sind, erzeugen eine schillernde Palette von Farben, einschließlich Blau, Grün, Gold und, seltener, Weiß. [Biomimicry: 7 clevere Technologien von der Natur inspiriert]

"Wir untersuchen die Muscheln, um zu sehen, wie ihre irisierenden Zellen mit den Algen interagieren, um die Photosynthese zu verbessern", sagte Leitautor Amitabh Ghoshal, ein optischer Physiker an der Universität von Kalifornien, Santa Barbara, in einer Erklärung. "Wie bei Solarzellen wird auch bei der Photosynthese Licht in Energie umgewandelt. Wenn wir unser Verständnis des Muschelsystems für die Lichtsammlung erweitern, können wir die daraus gewonnenen Erkenntnisse nutzen, um Solarzellen zu schaffen, die Licht effizienter in Energie umwandeln."

Die Forscher untersuchen systematisch jede Farbe, die die Muscheln produzieren, um die Mechanismen zu verstehen, die bei der Herstellung der Farbe und ihrer biologischen Bedeutung eine Rolle spielen. Um mehr über die weiße Farbe zu erfahren, analysierten die Wissenschaftler lebende Riesenmuscheln der Art Tridacna Maxima und Tridacna Derasa.

Überraschenderweise erzeugen beide Muschelarten ihren weißen Farbton, indem sie Farben miteinander mischen, ähnlich wie Videoanzeigen rote, blaue und grüne Pixel mischen, um weiß zu machen.

"Wir haben eine neue Art entdeckt, wie Tiere - in diesem Fall die Riesenmuschel - eine weiße Farbe annehmen", sagte Ghoshal gegenüber Live Science. "Die meisten Weißfärbungen bei Tieren werden entweder durch Kugeln oder Klumpen in Mikrometergröße erzeugt, was ähnlich aussieht wie Farbe weiß, oder durch reflektierende Strukturen, die einen stark variierenden Abstand zwischen ihnen haben, die es ermöglichen, sichtbares Licht eines breiten Spektrums zu reflektieren Farben."

Darüber hinaus entdeckten die Forscher, dass die beiden Arten von Riesenmuscheln verschiedene Methoden zum Mischen von Farben verwendeten, um Weiß zu erzeugen. Im Tridacna Maxima, Weiß kommt von dichten Ansammlungen verschiedenfarbiger Iridozyten. Im Tridacna Derasa, weiß ergibt sich aus Iridozyten, die jeweils mehrfarbig sind und aus der Ferne weiß aussehen.

Die meisten heutigen Videoanzeigen sind auf Lichtquellen wie LEDs angewiesen, während Riesenmuscheln nur Sonnenlicht benötigen. Die Iridozyten der Mollusken enthalten winzige mehrschichtige Strukturen von Proteinen, die wie Spiegel wirken, um verschiedene Farben des Lichts zu reflektieren, so die Forscher.

Wenn die Forscher Strukturen schaffen und kontrollieren können, die denen ähnlich sind, die Farbe in den Muscheln erzeugen, könnte es möglich sein, farbreflektierende Displays zu bauen, die mit Umgebungslichtquellen wie Sonnenlicht oder normaler Innenbeleuchtung arbeiten, sagte Ghoshal.

"Die Herstellung von Farben, wie sie Riesenmuscheln machen, könnte zu Smartphones, Tablets und Fernsehbildschirmen führen, die weniger Strom verbrauchen und die Augen schonen", sagte Ghoshal in einer Erklärung.

Darüber hinaus wollen die Forscher herausfinden, ob Strukturen wie bei Riesenmuscheln die Effizienz von Solarzellen verbessern können. "Wenn wir das, was wir von den Venusmuscheln gelernt haben, nutzen könnten, um ein sehr effizientes verteiltes Lichtsammelsystem zu bauen, könnten wir daraus effizientere 3D-Solarzellen erzeugen, die weniger Fläche benötigen als unsere derzeitigen Solarenergieanlagen auf dem Dach und an Land." Sagte Ghoshal in einer Erklärung. Die Wissenschaftler arbeiten derzeit mit Guillermo Bezan, Direktor des Zentrums für Polymere und organische Feststoffe an der Universität von Kalifornien, Santa Barbara, zusammen, um von Muscheln inspirierte Solarzellen zu entwerfen und zu testen.

Ghoshal und seine Kollegen Elizabeth Eck und Daniel Morse von der Universität von Kalifornien, Santa Barbara, stellten ihre Ergebnisse am 19. Januar in der Zeitschrift Optica vor.

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