Geheimtinte aus Nanokristallen

Als Geheimtinte eignet sich etwa Zitronensaft: Etwas erwärmt zersetzt die enthaltene Säure das damit beschriebene Papier und eine dunkle Schrift wird dauerhaft sichtbar. Dieser Trick funktioniert daher nur ein einziges Mal. Aus speziellen Nanokristallen entwickelten Forscher nun eine Tinte, die sich mehrmals zwischen sichtbar und unsichtbar hin- und herschalten lässt. Wie sie in der Fachzeitschrift „Nature Communications“ berichten, basiert der Effekt auf einer veränderten Kristallstruktur der verwendeten Substanzen.

In ihren Experimenten mischten Liang Li von der Jiaotong-Universität in Shanghai und seine Kollegen 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 sind – trocknete, blieb aber weiterhin unsichtbar. Erst als die Forscher das Druckbild mit einer Lösung aus Perowskit-Nanokristallen benetzten, leuchtete es unter ultraviolettem Licht.

Verantwortlich für diesen Wandel ist die Einlagerung der Perowskit-Nanokristalle in die metallorganischen Gerüste. Auf diese Weise entstehen komplexe Moleküle, die unter UV-Licht in einem intensiven Gelbton fluoreszieren. Nachdem das Team diese Schrift mit einem polaren Lösungsmittel wie etwa Methanol befeuchtet hatte, verschwand die Fluoreszenz und das Druckbild wurde wieder unsichtbar. Der Grund: Die Perowskit-Nanokristalle lösten sich aus den metallorganischen Gerüsten. Dieser Prozess ließ sich mehrere Male hintereinander wiederholen. Die Umwandlung der Kristallstruktur der verwendeten Substanzen bestätigten Li und seine Kollegen durch Strukturanalysen mit gebeugten Röntgenstrahlen.

Um die hohe Qualität und die Haltbarkeit des Druckbilds über mehrere Monate zu demonstrieren, druckten die Wissenschaftler chinesische Schriftzeichen, Bilder von Schmetterlingen, QR-Codes sowie das Logo ihrer Universität auf Pergamentpapier und durchsichtige Folien. Eine Anwendung sehen sie für die sichere Übermittlung von klassisch per Papier übermittelten Nachrichten. Doch zuvor will die Gruppe nach fluoreszierenden Substanzen suchen, die ohne das giftige Schwermetall Blei auskommen.