Geheimtinte leuchtet auf Wunsch

Shanghai (China) - Zitronensaft ist eine bei Kindern beliebte Geheimtinte, mit der sich fast unsichtbar auf Papier schreiben lässt. Etwas erwärmt zersetzt die enthaltene Säure das Papier und eine dunkle Schrift wird dauerhaft sichtbar. Dieser Trick funktioniert daher nur ein einziges Mal. Aus speziellen Nanokristallen entwickelten chinesische Forscher nun eine Tinte, die sich mehrmals zwischen sichtbar und unsichtbar hin und her schalten lässt. Wie sie in der Fachzeitschrift „Nature Communications“ berichten, basiert der Effekt auf unterschiedlichen Strukturen, die die Nanokristalle nach dem Zusatz flüssiger Lösungen einnehmen konnten.

„Unser Ansatz nutzt die Umwandlung von unsichtbaren metallorganischen Gerüsten (MOF) in lumineszierende Perowskit-Nanokristalle“, erläutern Liang Li und seine Kollegen von der Shanghai Jiao Tong University. Die Forscher mischten ein weißes Pulver in ein Lösungsmittel und druckten diese farblose Flüssigkeit mit einem Tintenstrahldrucker auf ein Pergamentpapier. Die enthaltene metallorganische Substanz, in der Bleiatome von größeren organischen Seitenketten umgeben waren, trocknete, blieb aber weiterhin unsichtbar. Erst wenn das Druckbild mit einer Lösung aus Perowskit-Nanokristallen benetzt wurde, begann es unter ultraviolettem Licht zu leuchten.

Verantwortlich für diesen Wandel war die Einlagerung der Perowskit-Nanokristalle in die metallorganischen Gerüste. Dabei entstanden komplexe Moleküle, die unter UV-Licht in einem intensiven Gelbton fluoreszierten. Wurde diese Schrift danach mit einem polaren Lösungsmittel wie etwa Methanol befeuchtet, verschwand die Fluoreszenz wieder und das Druckbild wurde unsichtbar. Der Grund: Die Perowskit-Nanokristalle wurden wieder aus dem metallorganischen Gerüsten gelöst. Dieser Prozess ließ sich mehrere Male hintereinander durchführen. Die Umwandlung der Kristallstruktur der verwendeten Substanzen ließ sich über Strukturanalysen mit gebeugten Röntgenstrahlen belegen.

Li und Kollegen druckten chinesische Schriftzeichen, Bilder von Schmetterlingen, QR-Codes und das Logo ihrer Universität auf Pergamentpapier, um die hohe Qualität und eine mehrere Monate gesicherte Haltbarkeit des Druckbilds mit schaltbarer Sichtbarkeit zu demonstrieren. Doch bevor die Forscher konkrete Anwendungen ihrer Tinte ins Auge fassen, wollen sie noch nach fluoreszierenden Substanzen suchen, die ohne das giftige Schwermetall Blei auskommen.