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Haftstrukturen: Je kleiner desto klebriger

Rätsel Geckofuß

Der Gecko kann sich kopfüber an nahezu allen Oberflächen festhalten. Wie durch Zauberhand und scheinbar völli gmühelos sitzt er an einer senkrechten Wand. Der Schlüssel seiner Haftung liegt in seinen Füßen, genauer gesagt im feinhaarigen Haftsystem seiner Zehen:

Die Fußsohlen der Geckos sind mit rund einer Milliarde feinster Hafthärchen besetzt, Spatulae genannt, die jeweils nur 200 millionstel Millimeter lang und ebenso dünn sind. Diese Nanohärchen (kleines Bild) ordnen sich zu Setae, zu Streifen von 100 Mikrometer Länge und sechs Mikrometer Breite – entsprechend etwa einem Zehntel der Dicke eines menschlichen Haars. Und diese Setae wiederum bilden 400 bis 600 Mikrometer lange Lamellen an den Zehen des Geckos, wie sie das große Foto zeigt. Dank dieser hierarchisch von Nano- zu Mikrostrukturen gegliederten Besohlung haftet der Fuß eines Geckos auf allen Oberflächen. © MPI für Metallforschung

An der Sohle eines Gecko-Fußes sitzen etwa eine Milliarde so genannter Spatulae – winzige, etwa 200 Nanometer breite und ebenso lange Hafthärchen. Diese sind für den direkten Kontakt des Geckos mit seiner Umgebung verantwortlich. Diese Nano-Hafthärchen sitzen an den so genannten Setae, die etwa 100 Mikrometer lang sind und mit einer Breite von sechs Mikrometern gerade einmal ein Zehntel des Durchmessers eines menschlichen Haares erreichen. Die reihenförmig angeordneten Setae bilden wiederum 400 bis 600 Mikrometer lange Lamellen, die bereits mit dem menschlichen Auge gut zu sehen sind.

Dieses sich über drei Ebenen immer feiner verästelnde Haftsystem erlaubt es dem Gecko, mit seinen Füßen auf nahezu allen Oberflächen zu haften und selbst kopfüber an der Zimmerdecke zu marschieren. Würde der Gecko alle Hafthaare zugleich an die Wand drücken, könnte er bis zum zehnfachen seines Körpergewichts tragen.

Haftstrukturgröße und Körpergewicht © MPI für Metallforschung

Die Maxime des Hafttricks der Natur scheint dabei zu lauten: Je kleiner, desto „klebriger“. Das jedenfalls haben die Max-Planck-Wissenschaftler schon im Jahr 2004 festgestellt, als sie die Haftstrukturen von Käfern, Fliegen, Spinnen und Geckos verglichen: Mit wachsendem Körpergewicht der „Haftkünstler“ nimmt die Feinheit und Dichte der Strukturen zu.

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Stand: 23.03.2007

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In den Schlagzeilen

Inhalt des Dossiers

Die Gecko-„Kopierer“
Den Haft- und Klebetricks der Natur auf der Spur

Überblick
Das Wichtigste in Kürze

Rätsel Geckofuß
Haftstrukturen: Je kleiner desto klebriger

Streit um die Haftkraft
Welche Wechselwirkung hält den Gecko an der Wand?

Hafthärchen im Nanotest
Rasterkraftmessungen deuten auf Mitwirkung von Wasser hin

„Geckohaftung“ statt Kleben und Schweißen
Lehren aus der Natur für die Technik

UNTERRICHTSENTWURF
Arbeitsblätter, Lehrerinformation und didaktische Hinweise zum Thema

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