Mix aus Struktur und Unordnung
Spinnenfäden sind extrem elastisch und zugleich extrem reißfest. Forscher des Heidelberger Instituts für Theoretische Studien (HITS) sind dem Geheimnis dieser Naturfaser noch ein Stück näher gekommen.
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Sie können in Computermodellen beschreiben, wie die winzigen, weichen und unstrukturierten Einheiten mit den geordneten Strukturen in der Spinnenseide zusammenwirken. Die weichen Einheiten sorgen für die hohe Elastizität und die steifen, geordneten Bausteine für die Reißfestigkeit, schreiben die Wissenschaftler im „Biophysical Journal“.
„Die geordneten Strukturen kann man sich wie ein Gerüst mit Quer- und Längsbalken vorstellen, sie verknüpfen die unstrukturierten Einheiten“, beschrieb die Forscherin Frauke Gräter das Prinzip. Bestünde die Spinnenseide nur aus den geordneten Strukturen, wäre sie brüchig.
Forscher wollen Spinnen nachahmen
Die Forscher simulierten am Computer die Zusammensetzung der Spinnenseide. Sie kamen zu dem Ergebnis, dass eine scheibenartige Anordnung der weichen Einheiten und der geordneten Strukturen hintereinander zu besseren Ergebnissen führt als eine zufällige oder parallele Anordnung. Daraus lassen sich laut Gräter Modelle entwickeln, wie man die extrem elastische und reißfeste Faser nachbauen könnte.
Wasser macht Fäden reißfester
Chinesische Forscher klärten kürzlich das Geheimnis einer weiteren Eigenschaft der Spinnennetze: ihre Wasseraufnahmefähigkeit. So ändert sich offenbar die Faserstruktur der Spinnenseide, sobald sie nass wird. Dabei bilden sich aus Nanofäserchen aufgebaute Spindelknoten, die regelmäßig durch „Scharniere“ unterbrochen werden.
Zwischen diesen Scharnieren und den Knoten stellen sich beim Einnässen unterschiedliche Energie- und Druckverhältnisse ein, die dazu führen, dass Wasser an den Spinnennetzen besonders gut und fortwährend kondensiert. Wassertropfen werden um die Knoten richtiggehend „gesammelt“, wie die Forscher im Wissenschaftsmagazin „Nature“ berichten - mehr dazu in science.ORF.at.
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