Winzige Öltropfen können sich einer Strömung widersetzen und auf der Stelle verharren. Das konnten Forschende jetzt erstmals dokumentieren und untersuchen. Zu Nutze machten sie sich dabei den sogenannten Ouzo-Effekt.
Egal ob griechischer Ouzo, französischer Pastis oder türkischer Raki: Verdünnt man diese Schnäpse mit Wasser, trübt sich das Gemisch ein. Grund dafür ist, dass sich die in der Spirituose enthaltenen Anis-Öle zwar gut in Alkohol lösen, aber nicht in Wasser. So hat Ouzo in der Flasche einen hohen Alkoholgehalt. Im Alkohol sind die Öle vollständig gelöst, und daher ist die Flüssigkeit klar. Kommt dann aber Wasser hinzu, können sich die Anis-Öle im stark gesunkenen Alkoholgehalt nicht mehr komplett lösen. In der Folge verteilen sich die kleinen Tröpfchen fein im Getränk, und eine milchige Trübung entsteht.
Der Strömung trotzen
Diesen sogenannten Ouzo-Effekt haben Forschende der Technischen Universität Darmstadt nun genutzt, um winzige Öltropfen für ein Laborexperiment zu erzeugen. Dieses führte zu einer neuen Entdeckung: Ein solcher Tropfen kann einer Strömung trotzen und auf der Stelle verharren oder sich sogar stromaufwärts bewegen.
«Die Kraft, die den Tropfen festhält, resultiert aus einer Differenz der Oberflächenspannung an dessen oberem und unterem Ende», erklärt Steffen Bisswanger, Doktorand am Fachgebiet Nano -und Mikrofluidik des Fachbereichs Maschinenbau der TU Darmstadt und Erstautor der Studie. Das Gleichgewicht, das den Tropfen «schweben» zu lassen scheine, hänge von dessen Grösse und Position sowie der Flussrate und der Art der Flüssigkeit im Strömungskanal ab. «Das Phänomen des Festhaltens von Tropfen beziehungsweise sogar der Bewegung stromaufwärts war bisher unbekannt und wurde nun erstmals dokumentiert und analysiert», betont Bisswanger.
Grundlagenforschung für Verfahrenstechnik und chemische Analytik
Relevant sind die Erkenntnisse dieser Grundlagenforschung vor allem für die Bereiche Verfahrenstechnik und chemische Analytik. Der Effekt ist zwar nur unter einem Mikroskop mit Hochgeschwindigkeitskamera zu beobachten. Jedoch könnte er sich auch in grossen Massstab bemerkbar machen – etwa in Emulsionen, also Flüssigkeiten, in denen unzählige winzige Öltropfen in Wasser verteilt sind. «In einem solchen System könnte der von uns beobachtete Effekt also milliardenfach gleichzeitig in einem einzigen Behälter ablaufen und somit beispielsweise für die Bildung von Mustern sorgen», erläutert Steffen Hardt, Professor für Nano- und Mikrofluidik an der TU Darmstadt und Coautor. «Auch könnte man das von uns beobachtete und beschriebene Phänomen nutzen, um ganz gezielt winzige Tropfen oder Blasen aus einer Flüssigkeit zu entnehmen, um diese zu analysieren.» Die Ergebnisse wurde in der Fachzeitschrift Soft Matter veröffentlicht.
