Die drei durchsichtigen Tropfen hüpfen im Takt: Gleichzeitig federn die Ölkugeln von der Oberfläche einer Flüssigkeit nach oben und strecken sich dabei, dann fallen sie wieder herab und werden zusammengestaucht. Das Kunststück, Tropfen einer Flüssigkeit über einer flüssigen Oberfläche schweben, hüpfen und rollen zu lassen, haben Physiker um Stéphane Dorbolo von der Universität Lüttich vollbracht. Inspiriert durch die Auswirkungen eines Lautsprechers entwickelten die Forscher eine neue Methode, um Tropfen zum Tanzen zu bringen.
Wenn ein Öl- oder Wassertropfen auf einer ruhigen Oberfläche platziert wird, löst er sich meist schnell in der Flüssigkeit auf ? die Schwerkraft siegt über die Oberflächenspannung. Mit Hilfe von Schallwellen lassen sich die Tröpfchen in der Schwebe halten, hatten Forscher aus Japan schon vor einigen Jahren herausgefunden. Die Methode war allerdings äußerst kompliziert und teuer und funktionierte nur bei relativ zähflüssigen Ölen.
Dorbolo und seine Kollegen versetzten nun ein Gefäß mit zähflüssigem Öl in Schwingung. Bei bestimmten Vibrationen verwandelte sich die Öl-Oberfläche in ein Trampolin für Tröpfchen mit einer niedrigen Viskosität: Wenn die Beschleunigung einen bestimmten Wert überschritt, strömte immer wieder Luft in den Zwischenraum zwischen der Flüssigkeit und den Tröpfchen. Die Tröpfchen schwebten dadurch dauerhaft über der Oberfläche und gingen nicht in der Flüssigkeit auf. Durch Veränderung der Schwingungsmuster waren die Forscher sogar in der Lage, mehrere Tröpfchen an einer Stelle zu versammeln und sie in eine bestimmte Richtung zu lenken.
Die Physiker aus Lüttich sind von Tropfen fasziniert: Für diese “mikrofluidischen Systeme” gelten zum Teil völlig andere Gesetze als für normale Flüssigkeiten, weil Oberflächeneffekte eine große Rolle spielen, schreiben sie auf ihrer Webseite. Doch die Forschung an den tanzenden Tropfen ist auch für praktische Anwendungen nützlich: “Im Zeitalter der Miniaturisierung wird es immer wichtiger, kleine Flüssigkeitsmengen zu handhaben, insbesondere in der Chemie, der Biologie, der Medizin und der Lebensmitteltechnik”, schreiben die Forscher. “Unser Verfahren erlaubt es, Tropfen zu bewegen, ohne dass diese mit einer festen oder flüssigen Oberfläche in Kontakt kommen.”
Stéphane Dorbolo (University of Liège, Belgien) et al.: New Journal of Physics Bd. 10, S. 113021 Ute Kehse
