Guldbaggar - gräsgrön och olivgrön (till höger) - ur Jan Landins samlingar.

Guldbaggen inspirerar till nya material

Har du också beundrat den gröna, glänsande färgen hos en guldbagge? Optikforskare vid LiU undersöker hur man kan kopiera naturens metoder och skapa material med nya egenskaper. (2009-01-29)

Den gräsgröna guldbaggen är en vanlig skalbaggsart som äter pollen i blommor under högsommaren – en favoritväxt är älgörten. Färgen på täckvingarna är vacker som hos en ädelsten och skiftar, iriserar, beroende på hur ljuset faller.

- Vi vet inte vad färgerna har för funktion. En spekulation är att det rör sig om signaler för kontakt mellan könen. En annan att den är en varningssignal till rovdjur som törnskatan -  kanske är de giftiga eller låtsas vara det, säger Jan Landin, professor emeritus i ekologi.

Landin är insektsexperten i en forskargrupp som nu ger sig i kast med uppgiften att granska baggarnas ”skal” under ytan. För den metalliska färgen är ingen pigmentfärg utan skapas av den fysikaliska strukturen i deras hudskelett.

Hans Arwin är professor i tillämpad optik och förestår ett av världens främsta laboratorier för ellipsometri, en mätteknik som bygger på ljusets polarisation. Denna variation i vågrörelsen kan vi människor inte se, men det kan de avancerade instrumenten. När solljuset faller in mot en yta tränger det ner en bit innan det reflekteras tillbaka i en annan vinkel. Då har polarisationen ändrats – en förändring som orsakas av strukturen i ytskiktet.

Skalbaggens hudskelett innehåller kitin, en polysackarid liknande cellulosa. Materialet bildar långsmala kristaller, mikrofibriller, som ligger inbäddade i en substans av proteiner.

Kitin är segt, motståndskraftigt och böjligt. Det är bra i leder och rörliga partier, och där skelettet ska vara hårt och bilda styva plåtar härdas materialet. Hudskelettet består av flera lager. I det yttersta mikrometertunna skiktet finns spiralstrukturer som genom interferens framkallar de speciella färgeffekterna.

Det är de strukturerna som Hans Arwin och hans kolleger med ellipsometrins hjälp vill detaljstudera och överföra till konstgjorda material.

- Vi sneglar på naturen och försöker ta fram koncept och idéer för materialsyntes, säger han.

Exempel på tänkbara tillämpningar är nya multifunktionella ytbeläggningar (hårda, lätta och färgade), sensorer och papper som håller sig vitt utan blekning. Projektet finansieras i tre år av Vetenskapsrådet. Dessutom har företaget J.A. Woollam – världens ledande tillverkare av ellipsometrar – nyligen uppdaterat labbet med det senaste instrumentet, värt en miljon kronor.

- Vi har börjat med guldbaggen som vi ska studera ur både biologisk och fysikalisk synvinkel. Så småningom vill vi lära oss att tillverka enkla strukturer av kitinkristaller, för att göra våra egna ”skalbaggar”, säger Hans Arwin.

ÅKE HJELM

(2009-01-29)