Bionik

Geckos sind die Weltmeister im Klettern. Die Reptilien können mit einer Geschwindigkeit von einem Meter pro Sekunde Wände hoch laufen und mit einer Zehe von der Decke baumeln. Ein amerikanisches Team von Wissenschaftlern hat diese Fähigkeit näher untersucht und festgestellt, dass sie sich mit winzigen Härchen an ihren Zehen an die Oberfläche anhaften. "Wenn wir diese Härchen herstellen könnten, hätten wir einen wunderbaren, trockenen und sich selbst reinigenden Klebstoff", schwärmt Robert Full, Professor der Biologie an der Universität von Kalifornien in Berkeley. Mit einem Team von Biologen und Ingenieuren hat er zum ersten Mal die Kräfte gemessen, die von den Härchen an den Zehen der Geckos ausgehen. Sie sind zehn Mal so stark, wie die Wissenschaftler vermutet hatten. Wenn der Gecko all seine Haare maximal nutzen würde, könnte er ein 20 Kilogramm schweres Kind mit einem Fuß festhalten.

An der Spitze jedes einzelnen dieser Härchen befinden sich Hunderte bis Tausende winzigster Verästelungen, die so genannten Spatulae. Sie haben einen Durchmesser von nur etwa einem 25-Millionstel eines Zentimeters. Insgesamt haben die Tiere über eine Milliarde davon. "Diese Gebilde können eine sehr enge Verbindung mit einer Oberfläche eingehen und sich durch Kräfte auf der molekularen Ebene sogar an ihr festhalten", sagt Full.

Bei diesen Kräften könnte es sich den Wissenschaftlern zufolge um "van-der-Waals-Kräfte" handeln. Das sind schwache Anziehungskräfte, die zwischen allen Molekülen bestehen. Sie beruhen auf der ungleichen Verteilung der elektrischen Ladung in den Molekülen. In diesem Fall wären es die Moleküle in den Gecko-Härchen und denen in der Wand, an der sich das Tier hochbewegt. Bei sehr engem Kontakt und großen Flächen summieren sich diese schwachen Kräfte offenbar zu einem starken Anziehungseffekt. Full will aber nicht ausschließen, dass andere zwischenmolekulare Kräfte eine Rolle spielen könnten. Das müssen erst noch weitere Versuche klären. Fest steht jedoch, dass die weder einen Klebstoff noch Saugkräfte oder elektrostatische Wechselwirkung benutzen.

Die Forscher studierten aber nicht nur die Reaktionen auf der molekularen Ebene. Sie beobachteten auch, wie die Geckos ihre Füße und Zehen benutzen. "Dann konnten wir testen, wie die einzelnen Haare ihre maximale Kraft entwickeln. Wir stellten fest, dass sich ein Haar in einem 30-Grad-Winkel praktisch von selbst wieder von der Wand löst." Das heißt, die Tiere können sich ohne Kraftaufwendung von der Wand lösen. Das ist bei Geschwindigkeiten von über einem Meter pro Sekunde sicherlich sehr nützlich. Es scheint auch, dass sich die Härchen auf mechanischem Weg selbst reinigen können. Als die Wissenschaftler sie absichtlich mit Staub verklumpten, machten die Geckos fünf Schritte und sie waren wieder sauber.

Robert Full steckt voller Ideen, wie diese Forschungsergebnisse praktische Anwendung finden könnten: Als Super-Klebstoff, der sogar unter Wasser funktioniert, bei medizinischen Operationen oder der Herstellung von Mikroprozessoren, um das Verkratzen der Siliconchips zu vermeiden. Im Katastrophenschutz könnten Hunderte von Mini-Robotern zum Einsatz kommen, die mit diesen Härchen ausgestattet, Wände hochklettern und nach einem Erdbeben beispielsweise nach Überlebenden suchen könnten. "Das Nonplusultra einer fliegenden Maschine wäre ein Insekt, das fliegen und rennen und sich auf jeder Oberfläche fortbewegen kann. Es wäre wunderbar, wenn wir einen solchen Roboter bauen könnten", sagt Full. Er ist überzeugt davon, dass dies möglich werden wird. Im Labor des Professors arbeiten Forscher auch schon an der Entwicklung einer Roboterfliege.