Morpho portis ist ein neotropischer Schmetterling. Er kommt in Brasilien, Uruguay, Venezuela, Kolumbien, Peru und Paraguay vor. Dieses spezifische Exemplar von Morpho portis stammt aus Peru und ist ein majestätisches Lebewesen, das durch seine leuchtend blaue Färbung auffällt, welche auf die einzigartigen Nanostrukturen auf der Flügeloberfläche zurückzuführen ist, wie in Abbildung 1 zu sehen ist.
Diese Nanostrukturen, die aus mikroskopisch kleinen Schuppen bestehen und in einem hochspezialisierten Muster angeordnet sind, interagieren mit Licht und erzeugen die irisierende blaue Färbung des Schmetterlings durch ein Phänomen, das als strukturelle Farbgebung bekannt ist.
Das NANOS-Tisch-REM ermöglicht es uns, diese komplexen Oberflächenmuster mit hoher Auflösung zu untersuchen und die detaillierte Architektur sichtbar zu machen, die der bemerkenswerten Färbung des Schmetterlings zugrunde liegt. Die Rückseite des Flügels wurde mit einer 5-nm-dicken Goldschicht beschichtet und im Hochvakuum-Modus aufgenommen. Die Vorderseite des Flügels ist unbeschichtet und wurde im Niedervakuum-Modus des NANOS abgebildet.
Die Rückseite des Flügels des Morpho portis-Schmetterlings weist eine braun-beige Färbung auf, wie in Abbildung 2 zu sehen ist. REM-Aufnahmen zeigen, dass die beigefarbenen Schuppen kleine Öffnungen in ihrer Struktur besitzen (Abbildungen 3 und 4).
Die Vorderseite weist eine andere Nanostruktur auf (Abbildung 5), wie in den REM-Aufnahmen der blauen Schuppen zu erkennen ist. Bei der Messung der Breite dieser „Rippen“ zeigt sich, dass sie eine mit der Wellenlänge von gelbem Licht vergleichbare Größe besitzen, wie in Abbildung 6 dargestellt (gelbes Licht hat eine Wellenlänge von etwa 575–585 nm). Um zu verstehen, warum der Schmetterling blau erscheint, kann man es wie folgt ausdrücken: Weißes Licht (das uns umgebende Licht) minus gelbes Licht ergibt blaues Licht. Diese Rippen entfernen den gelben Anteil aus dem weißen Licht und lassen den Flügel blau erscheinen. Werden die Rippen mit Isopropanol gefüllt, verliert der Flügel seine Strahlkraft. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass der Schmetterling Nanotechnologie nutzt, um seine Farbe zu erzeugen.
Diese Wechselwirkung mit Licht ist nicht nur eine Frage der Ästhetik; sie hat das Interesse von Forschenden aus verschiedenen Disziplinen geweckt, die versuchen, diese natürlichen Strukturen zu verstehen und für fortschrittliche technologische Anwendungen nachzuahmen.
Zu diesen technologischen Anwendungen zählen beispielsweise die Entwicklung fortschrittlicher optischer Bauelemente wie Farbfilter sowie Maßnahmen zur Fälschungssicherheit von Banknoten und Dokumenten. Dabei entstehen Materialien, die ihre Farbe abhängig vom Betrachtungswinkel oder der Lichtquelle verändern und so Sicherheit und Authentizität erhöhen. Darüber hinaus haben die einzigartigen Oberflächenstrukturen die Entwicklung leistungsfähiger, nicht reflektierender Beschichtungen für Solarmodule inspiriert, die deren Effizienz durch die Minimierung von Lichtreflexionen steigern.
