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Elektrostatische Kräfte

Geckos haften anders, als alle dachten

Auch auf glatten Oberflächen haften Geckofüße fast nach Belieben - und Forscher glaubten längst zu wissen, warum. Ganz richtig lagen sie dabei womöglich nicht.
Gecko von unten

Mit ihrer phänomenalen Haftkraft auf glatten, senkrechten Oberflächen sind Geckos ein Lieblingsobjekt der Bionik-Fans: Seit vielen Jahren untersucht und beschreibt die Forschung den Mikroaufbau von Geckofußflächen und die Physik, die deren beeindruckende Oberflächenhaftung möglich macht. Leider haben dabei alle etwas ganz Grundlegendes übersehen, meint nun ein kanadisches Forscherteam: Nicht die kumulierte Wirkung vieler schwacher Van-der-Waals-Bindungen lässt die Füße kleben – viel stärker wirken nach Ansicht der Forscher elektrostatische Kräfte [1]. Denen habe man bisher schlicht nie ordentlich hinterhergemessen.

Geckozehen von unten
Geckozehen von unten | Die Zehen eines Geckos (Gekko gecko) bestehen aus klebrigen Lamellen mit Millionen winziger (und daher hier im Bild nicht sichtbarer) Härchen, den Setae. Die gängige Theorie sagt, dass Van-der-Waals-Kräfte zwischen Setae und Untergrund für den nötigen Halt sorgen – auch auf senkrechten Flächen.

Das Versäumnis wollten Alexander Penlidis und seine Kollegen nun nachholen. Sie ermittelten, ob und unter welchen Bedingungen durch ein Phänomen der Kontaktelektrizität Ladungsunterschiede an der Grenzfläche zwischen Geckofuß und Oberfläche auftreten, die dann zu einer elektrischen Anziehung zwischen beiden führen. Dies sei tatsächlich bei verschiedenen Materialien der Fall – besonders unter trockenen Bedingungen würden diese elektrischen Kräfte dann deutlich mehr zur Haftung beitragen als die bisher allein diskutierten Van-der-Waals-Effekte.

Die Ursache dafür, dass die Bedeutung der elektrostatischen Anziehung für die Geckofußfunktionalität seit Jahrzehnten übersehen wurde, schreiben die Forscher dem übergroßen Vertrauen zu, das Forscher in die ersten Experimente zum Thema gesetzt haben. Diese hatte der Gothaer Forscher Wolf-Dietrich Dellit 1934 in der Pionierpublikation "Zur Anatomie und Physiologie der Geckozehe" veröffentlicht [2]. Dellit maß darin mit den Mitteln der Zeit erstmals die außergewöhnliche Haftkraft und schloss elektrische Anziehungskräfte nach elektrostatischer Aufladung als Ursache aus – leider wohl, so meinen nun Penlidis und Kollegen, unter nicht wirklich aussagekräftigen experimentellen Bedingungen und mit untauglichen Versuchen. Spätere Forscher hätten den Punkt anschließend fälschlicherweise bei den Akten liegen lassen.

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  • Quellen
[1] Royal Soc Inter 10.1098/rsif.2014.0371, 2014
[2] Zool Naturw. 68, S. 613–656, 1934

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