Wassertropfen zerfließen nicht mehr, sondern verhalten sich wie Gummibälle, die sogar auf Wasser schwimmen – wenn man sie mit einem feinen Puder umhüllt. Französischen Forschern ist es mit diesem einfachen Trick gelungen, den Wassertropfen ein völlig neues Verhalten zu geben: Statt an Oberflächen wie Glas haftenzubleiben, “rollen” die flüssigen Murmeln darüber, ohne sie nass zu machen. Mit Hilfe schwacher Felder lassen sie sich sogar steuern. Die nicht-nässenden Tropfen helfen nicht nur, physikalische Theorien zu klären, sondern eignen sich auch für verschiedenste technische Anwendungen: Etwa im neuen Bereich der Mikrofluidik, wo geringe Flüssigkeitsmengen für chemische oder biologische Analysen in winzigen Kanälen umhergeschoben werden.
Einen Tropfen zu bewegen endet meist darin, dass dahinter Flüssigkeit an der Oberfläche hängen bleibt, erklären Pascale Aussillous und David Quéré, Physiker am Pariser
Collège de France. Verschiedene Methoden, Tropfen “schweben” zu lassen, hätten sich als eher umständlich erwiesen, schreiben sie im Fachmagazin
Nature – deshalb schlagen sie mit ihrer “Hülltechnik” eine simple Alternative vor. Die Forscher gaben einzelne Wassertropfen auf ein wasserabstoßendes Pulver aus Silan-beschichteten Sporen des Bärlapp (Lycopodium). Durch Umrühren entstehen beinah perfekt kugelförmige Tropfen, die sich wie weiche Festkörper verhalten. Die Oberflächenspannung verleiht ihnen eine Elastizität, so dass sie rollen und hüpfen können, ohne auszulaufen.
Mit Hilfe von Schwerkraft oder durch elektrische und magnetische Felder lassen sich die Tropfenkugeln mühelos in Bewegung versetzen, berichten die Forscher. Dabei rollen größere Kugeln langsamer als kleine, weil bei ihnen die interne Flüssigkeitsbewegung die beschleunigende Schwerkraft bremst. Auch nehmen die umhüllten Tropfen je nach einwirkenden Kräften Formen wie Ringe oder Erdnüsse an, die erstmals vieldiskutierte Theorien beweisen können.
Die ungewöhnlichen Eigenschaften der “flüssigen Murmeln” rühren daher, dass sie so gut wie gar nicht mit ihrer festen Unterlage in Kontakt treten. Bei normalen Tropfen herrscht die Wechselwirkung zwischen Festkörper und Flüssigkeit vor, so dass sie auf Oberflächen eher rutschen als rollen und als abgeplattete Halbkugel ruhen. Nur bei so genannten super-hydrophobischen Oberflächen, wie das Blatt einer Lotuspflanze oder spezielles Wachspapier, ist die effektive Kontaktfläche so klein, dass auch einfache Wassertropfen kugelförmig abperlen.
Dörte Saße
