Als die Öltropfen laufen lernten

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Eine Gruppe von Wissenschaftlern der Universität von Kyoto in Japan hat Öltropfen in einer Petrischale mit einem raffinierten Tricks zum Laufen gebracht: Die Oberfläche der Schale musste dazu nur mit einer Seifenschicht überzogen werden, die die Dicke eines einzigen Moleküls hatte. Der Tropfen saugte daraufhin Seifenmoleküle in seiner Umgebung auf und wurde dadurch in Bewegung versetzt. Darüber berichten die Forscher im Fachmagazin Physical Review Letters (Band 94 Artikel 068301).

Seifenmoleküle bestehen gewöhnlich aus einem relativ kleinen, wasseranziehenden Kopf, an dem eine längere Molekülkette befestigt ist, die organische Moleküle wie Öl anzieht. Yutaka Sumino und seine Forscherkollegen nutzten diesen Effekt zur Bewegung eines Öltropfens aus.

Dazu wurde dieser zunächst in eine Petrischale getropft, deren Oberfläche anschließend mit einer geringen Menge Seifenlösung überzogen wurde. Die Seifenmoleküle richteten sich aufgrund der negativen Oberflächenladung des Glases mit ihrem Kopfteil nach unten aus, so dass die ölanziehenden Ketten wie die Bäume eines Waldes aufrecht standen.

Der Öltropfen begann nun, in zufälliger Richtung die Seifenmoleküle aufzusaugen und sich dabei zu bewegen. Dadurch wurde hinter ihm die vorher von ihm bedeckte, von Seifenmolekülen freie Glasoberfläche freigesetzt, was dem Tropfen einen zusätzlichen Schub verlieh. Diese freie Oberfläche wurde dann von neuen Seifenmolekülen abgedeckt, so dass der Tropfen die gleiche Stelle mehrmals durchlaufen konnte.

Die zu Anfang zufällige Bewegung des Tropfens änderte sich in ein gerichtetes Fortschreiten, sobald der Tropfen die Wand der Schale erreicht hatte. Er bewegte sich nun an dieser im Kreis herum, bis alle Seifenmoleküle der Lösung aufgebraucht waren. Die Forscher ließen in ihren Experimenten Öltropfen auch in dünnen Glasröhren geradlinig laufen. Videos der Bewegung sind auf einer Webseite der Amerikanischen Physikalischen Gesellschaft einzusehen.

Stefan Maier