Wasser-Einbahnstraße hält Schmetterling sauber

Freitag, 8. Dezember 2006, 16:37 • Rubrik Physik, Technik.

Mit einem raffinierten Trick hält ein tropischer Schmetterling seine schillernden Flügel sauber. Das haben chinesische Chemiker entdeckt. Die feinen Flügelschuppen und ihre mit winzigen Haken besetzte Oberfläche sorgen dafür, dass sich Wassertropfen auf den Flügeln nur in Richtung der Flügelkanten bewegen können, nicht jedoch in Richtung des Schmetterlingskörpers.

Blauer Morphofalter. Bild: Eberhard Schall/Photocase.com

“Diese fantastischen Eigenschaften sind von größter biologischer Bedeutung”, schreiben Lei Jiang und seine Kollegen von der Chinesischen Akademie der Wissenschaften im Fachblatt “Soft Matter”. In feine Wassertröpfchen aufgenommen, würden Schmutzpartikel beim Flügelschlag automatisch von den Flügeln getragen, nicht jedoch darauf verteilt. Auf diese Weise werde der Flug des Schmetterlings stabilisiert. Das ebenso einfache wie raffinierte Prinzip könne vielleicht auch technische Anwendung finden, etwa bei der Herstellung selbstreinigender Oberflächen.

Mit Morpho aega studierten Jiang und Kollegen einen Vertreter der in Südamerika heimischen Morphofalter. Drehten die Forscher die Schmetterlingsflügel leicht abwärts, sodass das Gefälle zur Flügelkante nur wenige Grad betrag, kamen darauf platzierte Wassertröpfchen prompt ins Rollen. Dagegen blieben die Tröpfchen an Ort und Stelle haften, wenn die Forscher die Flügel nach oben drehten oder sogar in die Senkrechte klappten. Grund dafür ist eine ausgeklügelte Oberflächenstruktur, zeigten elektronen- und rasterkraftmikroskopische Aufnahmen.

Die Flügel von Morpho aega sind von einige Hundertstel Millimeter kleinen Schuppen bedeckt, die einander wie Dachpfannen überlappen. Auf diesen Schüppchen verlaufen wiederum Grate aus dünnen Chitin-Strängen, deren zur Flügelkante weisende Enden leicht aufgerichtet sind. Beim Abwärtsschlag der Flügel balanciert ein Wassertropfen förmlich auf den feinen Graten und Häkchen und rollt daher mühelos ab, vermuten Jiang und Kollegen. Anders beim Aufwärtsschlag: Nun wird das Tröpfchen von der Schwerkraft gegen die Häkchen und in die zahlreichen Vertiefungen gedrückt, sodass es regelrecht feststeckt.

Forschung: Yongmei Zheng, Xuefeng Gao und Lei Jiang, Institute of Chemistry, Chinese Academy of Sciences, Beijing

Veröffentlichung Soft Matter, DOI 10.1039/b612667g

WWW:
Institute of Chemistry, Chinese Academy of Sciences
Morpho aega
Oberflächenspannung, Grenzflächen und Benetzung

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