Spinnenseide als Lichtleiter

Spinnenseide ist ein Hochleistungswerkstoff: leicht und sehr zugfest. Doch sie kann noch mehr: Materialforscher der ETH Lausanne stellten fest, dass bestimmte Substanzen die Fähigkeit der Fäden verändert, Licht zu leiten. Das könnte künftig zu neuartigen Sensoren führen.

Eine australische Seidenspinne klettert in ihrem Netz.

Bildlegende: Webkünstler: Die Fäden der australischen Seidenspinne Nephila edulis haben Forscher neugierig gemacht. Toby Hudson / Wikimedia Commons

Luc Thévenaz, Experte für Faseroptik, arbeitet derzeit intensiv mit der Spinne Nephila edulis. Ihre Fäden liessen sich künftig in Sensoren verwenden, die Substanzen aufspüren. Denn Spinnenseide hat ähnliche Eigenschaften wie lichtleitende Glasfasern – doch sie reagiert chemisch weniger träge.

Spinnenseide besteht aus Eiweissketten. Die Bindungen ihrer Helixstruktur reagieren mit chemischen Substanzen. Die Helix wickelt sich immer dann auf, erklärt Thévenaz, wenn Moleküle wie Essigsäure oder Ammoniak mit ihren Bindungen in Kontakt kommen. Das verändert, wie die Fäden Licht leiten – die Basis für einen Einsatz als Sensoren.

Weiter entdeckten die Grundlagenforscher: Die Veränderungen in der Fadenstruktur sind umkehrbar – so wäre ein solcher Sensor mehrfach verwendbar. Derzeit wird untersucht, wie man die Fäden mit Molekülen verändern kann, um gezielt Reaktionen hervorzurufen.

Grundlagenforschung mit Spinnenseide: Webvideo der ETH Lausanne

Die Experimente

Die Materialforscher arbeiten mit Spinnenfäden von fünf Mikrometern Durchmesser. Um die Fäden zu untersuchen, werden sie so befestigt, dass sie straff gespannt sind. Dann richten die Forscher einen Laser auf das eine Ende - und am anderen Ende des Fadens messen sie winzige Veränderungen der Polarisation des Lichts, das austritt.