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Molekülsimulation: Das Innenleben des Spinnenfadens

Hauchdünn und dennoch unglaublich reißfest - Spinnenseide hat erstaunliche Eigenschaften. Computersimulationen ihres inneren Aufbaus zeigen, warum.
Das Innenleben des Spinnenfadens

Ein Spinnennetz ist ein kleines Wunderwerk der Natur. Im Gegensatz zu anderen Materialien wie Stahl oder Kunststoff kombiniert die Spinnenseide zwei Eigenschaften, die auf den ersten Blick unvereinbar scheinen: Erstens reißt selbst ein hauchdünner Faden erst bei vergleichsweise sehr hohen Zugkräften. Zweitens kann er stark gedehnt werden, bevor er bricht – nämlich um das Zwei- oder sogar Dreifache seiner Länge, je nach Spinnen- und Seidenart.

Physikalisch gesprochen ist die Arbeit, die man beim Ziehen leistet, gleich Kraft mal Weg (hier die Ausdehnung). In einen Seidenfaden kann man also sehr viel mechanische Arbeit hineinstecken. Diese Eigenschaft bezeichnet man in der Mechanik auch als Zähigkeit. Zum Vergleich: Stahl bricht zwar erst bei hohen Kräften, verändert dabei seine Länge aber nur wenig. Ein konventionelles Gummiband hingegen lässt sich sehr stark dehnen, reißt jedoch schon bei relativ geringer Krafteinwirkung. Übrigens kommen auch die Fäden der Seidenraupen, die zu Stoffen verwoben werden, in dieser Hinsicht nicht an die Spinnenseide heran.

Woran liegt es, dass die Seidenfäden der Spinne diese besonderen Eigenschaften besitzen? Schon seit Jahrzehnten versuchen Forscher, ihr Geheimnis zu lüften. Optimal wäre es, die einzelnen Verformungen von Molekülen innerhalb des gespannten Fadens in Echtzeit verfolgen zu können...

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