Elektrische Felder bewegen Wassertropfen - wissenschaft.de
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Elektrische Felder bewegen Wassertropfen

Selbst homogene elektrische Felder können unter bestimmten Umständen einen Wassertropfen in Bewegung versetzen. Das haben Wissenschaftler der Universität von Tokio herausgefunden. In ihrem Experiment gelang es ihnen, einen Tropfen mit einer Geschwindigkeit von bis zu 10 Zentimetern pro Sekunde über eine ebene Oberfläche zu bewegen. Die Forscher glauben, dass ihr Konzept einmal die kontrollierte Mischung winziger Mengen von Flüssigkeiten für chemische Reaktionen ermöglichen könnte.

Elektrisch isolierende Substanzen wie etwa Tropfen oder kleine Staubkörnchen können im Normalfall nur durch ein inhomogenes elektrisches Feld in Bewegung versetzt werden. Dies hängt damit zusammen, dass die Körper durch den Feldgradienten über ihr Volumen hinweg unterschiedlich stark polarisiert und somit zu Orten mit einer hohen Felddichte gezogen werden.

Daher waren Masao Washizu und seine Kollegen überrascht, als es ihnen gelang, einen Wassertropfen durch ein homogenes elektrisches Feld mit hohen Geschwindigkeiten über eine Oberfläche zu bewegen. Ihr Experimentieraufbau war dabei relativ einfach ( Bild). Die Forscher überzogen zwei ebene Elektroden mit einem dünnen, wasserabstoßenden Film und träufelten daraufhin Tropfen eines Volumens zwischen einem Nano- und einem Mikroliter auf.

Sobald eine Spannung an die Elektroden angelegt wurde, begann sich der Tropfen zu bewegen ( Bild). Wenn die Elektroden zu einem einer Rennstrecke ähnlichem, geschlossenen Parcours gebogen wurden, bewegten sich die Tropfen im Kreis, bis die Spannung abgeschaltet wurde.

Die Forscher glauben, dass das von den Elektroden erzeugte homogene elektrische Feld aufgrund einer dünnen Flüssigkeitsschicht am Heck des Tropfens teilweise abgeschirmt wurde, so dass dieser eine Kraft in Vorwärtsrichtung erfuhr. Sobald er daher durch Fluktuationen in Bewegung versetzt wurde, beschleunigte diese Polarisationskraft ihn weiterhin in die gleiche Richtung.

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Journal of Physics D (Band 38 Seite 2417)

Stefan Maier
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