In Sekunden rasen Geckos über glatte Glaswände. Mit nur einem Fuß können sie dabei ihr gesamtes Körpergewicht halten. US-Forscher lüfteten nun das Geheimnis der enormen Haftkraft: Millionen von winzigen Härchen binden sich an die Moleküle einer polierten Fläche über eine schwache elektrodynamische Wechselwirkung, die so genannte Van-der-Waals-Kraft. Auf der Grundlage ihrer Ergebnisse, die die Wissenschaftler im Fachblatt Proceedings of the National Academy of Sciences veröffentlichen, entwickelten sie einen Prototypen für einen innovativen “Gecko-Klebstoff”.
Kräfte zwischen den einzelnen Molekülen kommen ins Spiel, weil sich die Fußhaare der Geckos in Milliarden von kleinen Enden aufspalten, erklärt
Kellar Autumn, Biologie-Professor am
Lewis & Clark College in Portland. Diese Enden, Spatulae genannt, haben nur einen Durchmesser von rund 200 Millionstel Millimetern (Nanometern). Die Kontaktfläche zwischen Fuß und Glasscheibe werde dadurch stark vergrößert, und die Wechselwirkung zwischen den Molekülen in der Glasscheibe und in den Fußhärchen spielt eine zunehmend wichtigere Rolle. Zwar wirkt diese van der Waals Kraft nur über extrem kurze Entfernung und ist zudem ausgesprochen schwach, doch in der Summe reicht die Haftkraft aller vier Gecko-Füße aus, um rund 140 Kilogramm zu halten.
“Mit unseren neuen Daten können wir endgültig die 30 Jahre alte Theorie von der Haftung über Wassermoleküle ausschließen”, so Autumn. Lange vermuteten Wissenschaftler, dass die Kapillar-Wirkung von Wasser für die Haftung der Geckos verantwortlich war.
Auch spezielle Biomoleküle oder der chemische Aufbau der Gecko-Härchen spielt keine Rolle bei dieser rein physikalischen Wechselwirkung über die van der Waals Kraft. Nur die Form der Härchen scheint ein wesentlicher Faktor zu sein. “Wir bestätigten, dass nur die Geometrie und nicht die Oberflächenchemie den Geckos ermöglicht, sich nur mit einem Fuß festhalten zu können”, sagt Autumn.
Mit dieser Erkenntnis entwickelten die Forscher nun einen ersten Prototypen für einen haftstraken “Gecko-Klebstoff”. Mit nanotechnischen Methoden bauten sie künstliche Fußhärchen aus verschiedenen Materialien nach. “Dieses künstliche Fuß-Haar-Modell öffnet eine Tür zu trockenen, selbst säubernden Klebstoffen, die sowohl unter Wasser als auch im Vakuum funktionieren”, sagt Autumn. Zahlreiche Anwendungen scheinen für diesen “Gecko-Klebstoff” möglich: von Vakuum-Apparaturen in Reinräumen der Industrie bis hin zum “Kleben” im Weltraum.
Jan Oliver Löfken
