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Dec 05, 2023

Garnelen von Finding Nemo könnten dazu beitragen, dass Ihr Weißbrot weiß bleibt

Symbolisches Bild Computergeneriertes Bild Die Pazifische Putzergarnele hält möglicherweise die

Symbolisches Bild

Computergeneriertes Bild

Die Pazifischen Putzergarnelen bergen möglicherweise das Geheimnis, Weißbrot weiß zu halten. Anorganische Nanopartikel wie Titandioxid und Zinkoxid werden häufig als Weißmacher in Lebensmitteln, Kosmetika und Farben verwendet. Aus gesundheitlichen Gründen wird derzeit jedoch intensiv nach organischen, biokompatiblen Analoga als Ersatz für diese Materialien gesucht. Jetzt haben Dr. Ben Palmer und seine Studentin Tali Lemcoff von der Ben-Gurion-Universität des Negev ein neues Material in Putzergarnelen entdeckt, das einen der effizientesten weißen Reflektoren in der Natur erzeugt, was die Entwicklung neuartiger, organischer Aufhellungsmaterialien inspirieren könnte. Durch die Untersuchung des weißen Materials in Putzergarnelen entdeckten die Forscher ein völlig neues Prinzip der Optik. Die Ergebnisse wurden in der Zeitschrift Nature Photonics veröffentlicht. Die Pazifische Putzergarnele, auch bekannt als Jacques aus „Findet Nemo“, nutzt weiße Streifen auf ihrer Nagelhaut und ihren Gliedmaßen, um Fische anzulocken, die sie dann reinigt, indem sie Parasiten vom Fischkörper frisst. Als die Forscher diese weißen Streifen genauer betrachteten, entdeckten sie etwas Erstaunliches. Die weißen Streifen bestehen aus einer ultradünnen Schicht dicht gepackter Partikel eines kleinen Moleküls, Isoxanthopterin. Aus dicken Materialien weiße Materialien herzustellen ist trivial. Die Herstellung effizienter weißer Reflektoren aus dünnen, dichten Materialien ist jedoch aufgrund eines optischen Effekts namens „optisches Crowding“ eine Herausforderung, bei dem der Reflexionsgrad bei höheren Packungsdichten abnimmt. Obwohl die Garnele weniger als 5 Mikrometer dick ist, ist das von ihnen erzeugte Weiß extrem hell, was sie zu einem der dünnsten und effizientesten weißen Materialien überhaupt macht. Der Schlüssel zur Optik liegt in der Anordnung der Moleküle in den Partikeln. Die Moleküle sind in einem „Flüssigkristall“ angeordnet und in Säulen gestapelt, die wie die Speichen eines Rades radial vom Zentrum der Nanokugeln ausgehen.

Die weißen Blutkörperchen unter dem Mikroskop

Ben-Gurion-Universität des Negev

„Zuerst hielt ich es für uninteressant, weil es sich bei den Nanokügelchen nicht um klassische Kristalle handelte. Als wir jedoch mit Kryo-REM- und TEM-Mikroskopen genauer hinsahen, stellten wir fest, dass es sich bei den Partikeln nicht nur um Flüssigkristalle handelte, wie sie in LCD-Displays vorkommen, sondern auch darum, dass die Nanokügelchen nicht aus Kristallen bestehen dass sie Doppelbrechung (doppelte Brechung) aufweisen, was in der Tierwelt äußerst selten ist“, schwärmt Tali Lemcoff. Es stellt sich heraus, dass diese spezielle Anordnung der Moleküle der Schlüssel zur Überwindung der Hürde der „optischen Verdrängung“ ist und eine dichte Packung der Teilchen ermöglicht „Es ist wirklich eines der ersten Mal, dass wir ein völlig neues Prinzip aus der Untersuchung eines Organismus gelernt haben. Die Garnele hat eine scheinbar grundlegende Hürde in der Optik überwunden, indem sie mit diesem Spezialpartikel Partikel erzeugt hat.“ Die Frage ist nun, wie wir diesen Effekt reproduzieren können, um neue Materialien zu schaffen, die wir als Lebensmittelzusatzstoffe in Weißbrot, in weißer Farbe und für andere Anwendungen verwenden könnten?“ sagt Dr. Palmer.

Lemcoff, T., Alus, L., Haataja, JS et al. Brillantes Weiß bei Garnelen durch ultradünne Schichten doppelbrechender Nanokügelchen. Nat. Photon. (2023)

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Lemcoff, T., Alus, L., Haataja, JS et al. Brillantes Weiß bei Garnelen durch ultradünne Schichten doppelbrechender Nanokügelchen. Nat. Photon. (2023)

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