Was ist das?

Antje Findeklee
Was ist das?
© University of Florida
(Ausschnitt)
a) "Haariger" Fuß einer Stubenfliege
b) Nanoröhrchen mit Korken
c) Oberfläche eines Mikrofasertuches
d) Tentakeln einer Seeanemone
e) Antischmutz-Beschichtung

Antwort:

Eins auf den Deckel bekommen haben diese Nanoröhrchen - in Form eines winzigen Korkens.

Erklärung:

Den nur wenige Nanometer messenden Röhrchen, die meist aus reinem Kohlenstoff, inzwischen aber auch aus anderen Materialien wie Silizium bestehen, wird eine glänzende Zukunft vorhergesagt. Als Bausteine für Miniaturcomputer sollen sie dienen, als Werkstücke im Nanobaukasten, Schnittstelle zwischen Maschine und Mensch und vieles mehr – die Liste erhoffter Anwendungen ist lang. Charles Martin von der Universität in Florida und seine Mitarbeiter haben eine andere Sache im Sinn: Ihre Nanoröhrchen sollen zu Medikamentenlieferanten werden. Dafür entwickelten die Forscher zum einen Röhrchen, die nicht wie sonst auf beiden Seiten offen, sondern an einer Seite geschlossen sind wie die klassischen Labor-Eppis – kleine, mit einem Schnappdeckel verschließbare Kunststoffröhrchen zur Probenaufbewahrung.

Fehlte bislang nur der Deckel, den die Forscher nun nachgeliefert haben: Sie versahen den Rand der Röhrchen mit Amino-Gruppen und die Deckel mit Aldehyd-Gruppen. Auf Grund elektromagnetischer Wechselwirkungen ziehen sich diese beiden Gruppen an, und schon sitzt der Korken fest. Womit sich nun für Charles und sein Team die nächste Aufgabe stellt: Wie kriegen sie ihr Miniatur-Medikamentenröhrchen wieder auf?

Verkorkte Nanoröhrchen
© University of Florida
(Ausschnitt)
 Bild vergrößernNanoröhrchen


Problemlos wieder ab von glatten Oberflächen bekommt eine Stubenfliege ihren mit winzigen Härchen besetzten Fuß. Das haarfein verzweigte Polster ermöglicht ihr mittels Van-der-Waals-Wechselwirkungen, selbst an Glas zu "kleben". Anders als Geckos beispielsweise, die auf dasselbe Prinzip vertrauen, setzen Schmeißfliegen aber tatsächlich auch auf Klebstoff in Form eines Sekrets, das sie an den Fußsohlen absondern.

Schnell wieder weg sollen Mikrofasertücher solche Spuren wischen. Auch sie beruhen auf dem Miniaturprinzip: Die schmutzaufnehmenden Fasern ihrer Oberfläche sind so winzig, dass sie auch kleinste Schmutz- und Staubteilchen noch aufnehmen und festhalten. So lassen sich gerade auf nur leicht verschmutzten, glatten Oberflächen Putzmittel und Wasser sparen.

Einen Schritt weiter - nämlich gar nicht erst schmutzig zu werden - gehen Antischmutzbeschichtungen. Sie beruhen auf einer starken Antihaft- beziehungsweise antiadhäsiven Wirkung: Sie treten kaum oder gar nicht mit auflagernden Substanzen in Wechselwirkung. Vorbild solcher Beschichtungen ist unter anderem der so genannte Lotus-Effekt, benannt nach der Lotusblume, deren Blätter sich im Schlammwasser entfalten und trotzdem blitzblank sind. Feine Mikrostrukturen auf der Oberfläche und wasserabweisende Wachse verhindern hier, dass sich Unerwünschtes ablagert.

Die Tentakeln einer Seeanemone hingegen wollen nicht nur abweisen - hungrige Fressfeinde -, sondern auch binden. Berührt etwas Fressbares die langen Ausläufer, schleudern deren Nesselkapseln explosionsartig den Nesselfaden aus und setzen ein Gift frei, welches das Opfer direkt tötet oder zumindest lähmt. Diese Bewegung gehört zu den schnellsten des Tierreiches: Bei dem Süßwasserpolypen Hydra dauert das Ganze nur 700 Nanosekunden. Der entstehende Druck von mehr als sieben Gigapascal liegt ähnlich hoch wie bei einer Gewehrkugel.
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