Felix Würsten

Auf den ersten Blick mutete es wie ein Scherz an: Als Norman Lüchinger seinem Betreuer erzählte, die dünnen Kupferstreifen, die er in seinem Labor untersuche, würden sich blau verfärben, wenn er die Hand darauf halte, wollte ihm Wendelin Stark zunächst keinen Glauben schenken. Doch beim näheren Hinsehen zeigte sich, dass der junge Forscher tatsächlich recht hatte: Je nach dem, wie feucht die Umgebung ist, verändert sich die Farbe des Metallstreifens.

Lüchinger und Stark merkten sofort, dass sie hier eine interessante Beobachtung gemacht hatten. Zusammen mit weiteren Forschern des Instituts für Chemie und Bioingenieurwissenschaften der ETH Zürich (1) konnten die Beiden inzwischen nachweisen, dass man mit solchen Kupferstreifen die Luftfeuchtigkeit bemerkenswert präzis messen kann. (2) Der Grund dafür liegt in der speziellen Struktur der Streifen. Diese sind nämlich nicht aus normalem Kupfer gefertigt, sondern bestehen aus unzähligen feinen Kupferpartikeln, die auf ein Polymersubstrat aufgetragen wurden. Zwischen den Kupferpartikeln befinden sich kleine Hohlräume, die sich in feuchter Luft mit Wasser füllen. "Der Vorgang lässt sich mit einem Löschblatt vergleichen, das Wasser aufsaugt", erklärt Stark. Die Aufnahme des Wassers in den Poren wirkt sich unmittelbar auf die Oberflächenresonanz des Materials aus. Die sichtbare Konsequenz: Die Farbe des Kupferstreifens ändert sich markant.

Zwei Effekte kombiniert

Sind die Poren ganz mit Wasser gefüllt, kommt noch ein zweiter Effekt dazu: Auf dem Streifen bildet sich ein dünner Wasserfilm, ähnlich einem Ölfilm auf einer Pfütze. Wird das einfallende Licht an diesem Wasserfilm reflektiert, entstehen Interferenzeffekte, welche die Oberfläche nochmals in ganz anderen Farben erscheinen lassen. "Ab einer Luftfeuchtigkeit von 60 Prozent lässt sich das gesamte Farbspektrum beobachten", erzählt Stark begeistert. Der Metallstreifen reagiert dabei bemerkenswert empfindlich: Im Bereich zwischen 80 und 85 Prozent Luftfeuchtigkeit können Differenzen von einem Prozent alleine auf Grund der Farbunterschiede nachgewiesen werden.

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