(fw) Wer in wärmere Gefilde reist, kennt das Bild: Entlang von Mauern oder an Decken huschen flinke Geckos vorbei, scheinbar losgelöst von jeglicher Schwerkraft. Bereits vor einiger Zeit entdeckte man, dass die spezielle Struktur der Geckofüsse für die gute Haftung verantwortlich ist. Die Tiere besitzen hierarchisch strukturierte Sohlen, die aus 400 bis 600 Mikrometern grossen Lamellae aufgebaut sind. Diese wiederum setzen sich aus 2 bis 10 Mikrometern grossen Setae zusammen, auf denen sich die sogenannten Spatulae – feine, rund 200 Nanometer grosse Härchen – befinden

Bisher ging man davon aus, dass alleine molekulare Anziehungskräfte zwischen diesen Härchen und dem Untergrund für den beeindrucken Gang der Geckos verantwortlich sind. Die sogenannte Van-der-Waals-Kraft würde demnach ausreichen, um die Tiere an der Decke festzuhalten. Eine internationale und interdisziplinäre Forschergruppe (1), an der von Seiten der ETH Ralph Spolenak, Leiter des Labors für Nanometallurgie (2), beteiligt ist, hat nun herausgefunden, dass zusätzlich noch Kapillarkräfte die Haftung unterstützen. (3)

Einzelne Härchen gemessen

Die Forscher haben mit Hilfe eines Rasterkraft-Mikroskops die Haftung einzelner Spatulae auf verschiedenen Materialien gemessen. Sie haben dazu ein Setae an einer Halterung befestigt und anschliessend mit einem Ionenstrahl die überzähligen Spatulae weggeschnitten. In einem ersten Versuche konnten die Forscher zeigen, dass die feinen Härchen auf wasseranziehenden Materialen besser haften als auf wasserabstossenden. In einem zweiten Versuch wiesen die Wissenschaftler anschliessend nach, dass die Haftung auf den einzelnen Materialen mit zunehmender Luftfeuchtigkeit steigt.

In feuchter Luft, so erklärt Spolenak, bildet sich auf den Spatulae ein feiner Wasserfilm, der nur wenige Molekülschichten dick ist. Dadurch treten zwischen den Härchen und dem Untergrund zusätzlich noch Kapillarkräfte auf, welche die Van-der-Waals-Kraft verstärken. "Für den Gecko ist eine feuchte Umgebung ideal", erklärt Spolenak. "Wenn die Härchen allerdings in Wasser getaucht sind, funktioniert die Haftung nicht mehr, weil dann die Kapillarkräfte nicht mehr wirken und die Van-der-Waals-Kraft vermindert wird."

Die neuen Erkenntnisse, so schreiben die Forscher in ihrer Arbeit, könnten für die Entwicklung von neuen Klebbändern von Bedeutung sein. Bis die Resultate konkret umgesetzt werden, dürfte es allerdings noch etwas dauern. "Eine derart fein strukturiertes Haftsystem, wie dies der Gecko besitzt, lässt sich heute erst im Labor herstellen", meint Spolenak. "Die Härchen sind nämlich nicht nur extrem fein, sondern sie haben an ihren Enden auch speziell geformte 'Füsschen'. Dies künstlich nachzubilden, ist heute erst mit viel Aufwand machbar."