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Strömungsgesetze der Hydrodynamik versagen im Mikrometerbereich

Wenn eine Flüssigkeit durch ein Rohr strömt, bleiben die der Rohrwand benachbarten Flüssigkeitsmoleküle bewegungslos an dieser haften – so lautet eine Grundannahme der Hydrodynamik. Wissenschaftler aus Australien haben nun herausgefunden, dass diese Annahme bei extrem kleinen Flüssigkeitsvolumen, wie zum Beispiel dem menschlichen Blutgefäßsystem, ihre Gültigkeit verliert. Sie berichten über ihre Ergebnisse in der aktuellen Ausgabe der Physical Review Letters.

Die Gruppe um Vince Craig untersuchte die Bewegung von nur wenigen Mikrometer großen Glaskugeln in einer Flüssigkeit, die durch ein sehr enges Röhrensystem strömte. Dies erlaubte ihnen, das Geschwindigkeitsprofil der Flüssigkeitsströmung genau aufzuzeichnen. Sie stellten dabei zu ihrer Überraschung fest, dass die Annahme, dass die an der Wand befindlichen Flüssigkeitsmoleküle bewegungslos sind, das Strömungsprofil nicht erklären kann. Vielmehr scheinen sich diese in einem dem Rutschen ähnelnden Bewegungszustand zu befinden.

Dies ist ein wichtiges Ergebnis für die Modellierung von Flüssigkeitsströmungen auf kleinstem Raum, wie beispielsweise in nur wenigen Mikrometer großen hydrodynamischen Chips oder dem menschlichen Blutgefäßsystem.

Stefan Maier
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