Pfauenfedern können Laserstrahlen aussenden

▲ „Das Auffälligste ist, dass wir über Lichtemission in biologischen Mikrokavitäten sprechen“, bemerkte Experte Manuel Fernández Guasti. Foto: Sergio Hernández

Eirinet Gómez

Zeitung La Jornada, Dienstag, 26. August 2025, S. 6

Eine Gruppe von Forschern der Florida Polytechnic University hat entdeckt, dass die Federn des Blauen Pfaus Laserlicht aussenden können, wenn man sie mit einem speziellen Farbstoff färbt. Das in der Fachzeitschrift Nature veröffentlichte Experiment ebnet den Weg für die Erforschung der Nutzung dieser biologischen Strukturen in neuen Detektionstechnologien und medizinischen Anwendungen.

Für das Experiment wurden Pfauenfedern in einem fluoreszierenden Farbstoff namens Rhodamin 6G eingeweicht. Im nassen Zustand wurden die Federn mit einem Laserstrahl beleuchtet, woraufhin sie sichtbares Licht in Grün- und Blautönen ausstrahlten. Das Überraschende dabei ist, dass die natürliche Form der Federn wie winzige Spiegel wirkt und das Licht verstärkt.

Auf die Frage nach dieser Forschung erklärte Manuel Fernández Guasti, ein Experte für die Entwicklung und Konstruktion von molekularen Stickstoff- und organischen Pigmentlasern, dass organische Pigmentlaser wie dieser fluoreszierende Farbstoffe verwenden, ähnlich denen, die auf Partys unter Schwarzlicht leuchten.

Er betonte, dass eine ihrer Eigenschaften darin bestehe, dass sie abstimmbar seien. Das heißt, wie bei einem Radio könne die Frequenz so eingestellt werden, dass verschiedene Farben von Laserlicht mit großer Präzision erzeugt werden. Er fügte hinzu, dass das in dieser Studie verwendete Rhodamin 6G eines der am häufigsten verwendeten Pigmente in der Optik sei, da es Licht mit hoher Intensität in Rottönen emittiere.

Das Interessanteste dabei, so Fernández Guasti, sei, dass Rhodamin 6G nicht wie üblich in einer Quarzzelle gelöst, sondern direkt auf die Federn aufgetragen wurde. Aus diesen Strukturen heraus sei die Laseremission zu beobachten. „Das Auffälligste ist, dass es sich um Lichtemission in biologischen Mikrokavitäten handelt“, bemerkte er.

Bezüglich der Möglichkeit, dass ein organisches Material wie das dieses Vogels zur Verstärkung und Emission von Laserlicht verwendet werden könnte, erklärte der Wissenschaftler, dass man dies vor einigen Jahren noch für ungewöhnlich gehalten habe, im Laufe der Experimente jedoch festgestellt habe, dass es häufiger vorkommt als bisher angenommen.

„Jetzt sagen wir: Diese Käfer, diese Fliegenarten, einige Tukane oder diese Pfauen könnten auch natürliche Strukturen haben, die Licht auf ähnliche Weise reflektieren.“

Aus seiner Sicht besteht eine der offensichtlichsten Einschränkungen des Pfauenfeder-Experiments darin, dass die Feder nass sein muss, um den Laser auszustrahlen. „Das ist ein erhebliches Problem, da in vielen anderen Beispielen die Emission in trockenen Materialien beobachtet wurde.“

Fernández Guasti, Gründer des Labors für Quantenoptik an der Iztapalapa-Zweigstelle der Autonomen Metropolitanuniversität, erwähnte, dass er, wenn er die Studie reproduzieren und verbessern wolle, nicht mit Rhodamin 6G, sondern mit einem anderen Farbstoff namens Cumarin arbeiten würde.

„Das Schillern der Pfauenfedern ist grün, nicht rot, wie bei Rhodamin 6G. Daher würde ich eine Substanz wie Cumarin wählen, die Licht in den gleichen Farbtönen wie die Federn abgibt.“

Erkundung mit organischen Materialien

Über die wissenschaftliche Neugier hinaus ist Guasti davon überzeugt, dass der Hauptbeitrag dieser Art von Forschung darin besteht, dass sie das Studium natürlicher Strukturen erweitert und das Potenzial für die Entwicklung optischer Sensoren bietet, die Veränderungen in der Umwelt wie Feuchtigkeit, Temperatur oder Schadstoffe erkennen können, oder für biotechnologische Werkzeuge, die bei medizinischen Behandlungen helfen.

„Diese Untersuchungen, die wir mit verschiedenen organischen Materialien durchführen, bringen neue Ideen hervor. Wohin sie führen? Wir wissen es nicht, aber es gibt wichtige Fortschritte, insbesondere im Gesundheitsbereich.“

Fernández Guasti, der vor einigen Jahren ein Experiment an den Flügeln eines Mexikanischen Passionsblumenfalters durchführte, indem er die Flügel mit zwei Lasern (rot und grün) beleuchtete, um Beugungsmuster zu beobachten – die Zeichnungen, die entstehen, wenn Licht beim Auftreffen auf die Flügelstrukturen gebrochen und gestreut wird –, betonte die Bedeutung der Erforschung interdisziplinärer Bereiche wie Optik und Biologie.

In einer Botschaft an junge Forscher sagte er: „Das Sprechen verschiedener Sprachen und die unterschiedlichen Handlungsstile machen es zwar zunächst schwierig, Leute kennenzulernen, später wird es jedoch zu einer bereichernden Erfahrung.“