Fachleute haben die wohl rutschigste Oberfläche der Welt geschaffen. Wie das Team um Sakari Lepikko von der Aalto University im finnischen Espoo berichtet, schlittern Wassertropfen von dem neu geschaffenen Material so schnell hinunter wie von keinem anderen. Stoffe wie dieser könnten als Antihaftbeschichtung für verschiedenste Anwendungen interessant werden.

Was sich die Chemikerinnen und Chemiker ausgedacht haben, ist nicht nur irgendein neues Material. Vielmehr brachten sie auf einem festen Grundkörper aus Siliziumdioxid eine einzelne Schicht aus Wasser abweisenden Molekülen auf. Diese Schicht hat eine Besonderheit: Sie wird erst so richtig rutschig, weil sich die Moleküle selbst organisieren und ständig in Bewegung sind.

Spärlich gesäte Antihaftmoleküle zeigen eine besondere Wirkung

Die Moleküle der Wahl besitzen einen Wasser liebenden Kopf aus Siliziumtrichlorid, an dem eine Wasser abweisende Kohlenwasserstoffkette hängt. Der Kopf bindet an die Oberfläche aus Siliziumdioxid, die dazu vorher mit ebenfalls Wasser liebenden OH-Gruppen versehen wurde. Normalerweise würde man erwarten, dass die Oberfläche für Wasser umso schlüpfriger wird, je mehr der Antihaftmoleküle anwesend sind. Anders jedoch die Beobachtungen des finnischen Teams: Am schlechtesten konnten sich die Wassertröpfchen an der Oberfläche halten, wenn sehr viele der Moleküle anwesend waren – oder besonders wenige.

Die zweite Beobachtung überraschte die Fachleute. Um zu untersuchen, wie die Antihaftteilchen auf der Siliziumdioxid-Oberfläche angeordnet sind, führten sie Molekulardynamik-Simulationen für verschieden dicht gepackte Szenarien durch. Sitzen die Antihaftteilchen dicht gedrängt nebeneinander, dann ragen ihre Wasser abweisenden Ketten fast senkrecht zur Oberfläche nach oben; weil sie dicht beieinanderliegen, lassen sie kein Wasser durch. Sind wiederum weniger der Teilchen anwesend, haben die Ketten Platz, sich beliebig auszurichten, und liegen teils kreuz und quer auf dem Material. Auf dieser ungeordneten Oberfläche haben Wassermoleküle in einem Tropfen genügend Möglichkeiten, mit den OH-Gruppen der Siliziumdioxid-Schicht in Kontakt zu kommen. Warum aber die Antihaftwirkung ausgerechnet bei sehr spärlich gestreuten Antihaftmolekülen wieder zunahm, verblüffte die Fachleute zunächst.

Wie sich dank der Simulationen herausstellte, liegen die Fortsätze aus Kohlenwasserstoffen dann flach auf der Oberfläche auf. Einzelne Wassermoleküle haben hier relativ viel Gelegenheit, mit OH-Gruppen zusammenzukommen. Gemeinsam mit den Antihaftmolekülen bilden sie eine bewegliche Schicht, die dann wie ein Schmiermittel wirkt, das die Oberfläche zusätzlich schlüpfrig macht.