Wirbel für Nanoforscher
Verantwortlich dafür ist das gleiche Phänomen, durch welches sich nasse Haare beim Trocknen zu stabilen Locken anordnen können. "Die Dynamik der Strukturen sind ein Ergebnis aus dem Zusammenspiel der Elastizität der Borsten und den Adhäsionskräften zwischen ihnen", erklären Joanna Aizenberg und ihre Kollegen vom Wyss Institute der Harvard University. Für ihre verdrillten Nanogreifer deponierten die Wissenschaftler auf einer sauberen Oberfläche zahlreiche nur vier bis neun Mikrometer lange und 300 Nanometer dünne Borsten aus einem Epoxid-Polymer. Umgeben von einer Flüssigkeit, beispielsweise Aceton oder Alkohol-Wasser-Mischungen, standen die Borsten senkrecht ohne direkten Kontakt untereinander. Ließen die Wissenschaftler die Flüssigkeit jedoch verdunsten, lagerten sich die Fasern wie Haarlocken zu verdrillten Strukturen zusammen.
Mit theoretischen Modellen analysierte das Forscherteam das Zusammenspiel aus Oberflächenspannung, Elastizität der Borsten und den schwachen Kapillar- und Haftkräften zwischen den Fasern. So fanden sie die optimalen Längen und Abstände der Borsten, um sich zuverlässig und völlig selbständig zu den Wirbeln zu verdrillen. Diese Strukturen lassen sich sogar durch ein erneutes Befeuchten und über die Kontrolle des pH-Wertes der Flüssigkeit wieder auflösen. Daher taugen die Borsten für das steuerbare Fixieren von winzigen Partikeln. Zudem sind die Forscher davon überzeugt, dass mit solchen Kunststofffasern in Zukunft sehr vielseitige Lab-On-Chip-Systeme entwickelt werden könnten.