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Andreas Hefele

• Wenn man sich mit einem wissenschaftlich interessierten Laien über die Grenzen der Wissenschaft oder der menschlichen Erkenntnis unterhält, dann führt das Gespräch oft zu den populärwissenschaftlich bekannten Superlativen. Hier sei etwa ein Schwarzes Loch oder vielleicht auch die Entwicklung der Quantencomputer genannt. Das ist absolut nachvollziehbar, denn wer ist nicht gebannt von der Vorstellung der extremen Eigenschaften eines derart exotischen Objekts bzw. einer derart exotischen Technologie und deren physikalischen Eigenschaften abseits der Intuition? Es gibt jedoch auch viele Abschnitte im Grenzgebiet unseres Wissens, die weniger populär und auf den ersten Blick vielleicht auch weniger spannend erscheinen. Doch bei der genaueren Betrachtung von vermeintlich Langweiligem oder Unrelevantem, kann sich eine ganz neue und hochspannende Welt auftun. Nimmt man sich zum Beispiel eine Lupe und beobachtet kleine Insekten auf einer Wiese, so wird man mit etwas physikalischem BackgroundWenn man sich mit einem wissenschaftlich interessierten Laien über die Grenzen der Wissenschaft oder der menschlichen Erkenntnis unterhält, dann führt das Gespräch oft zu den populärwissenschaftlich bekannten Superlativen. Hier sei etwa ein Schwarzes Loch oder vielleicht auch die Entwicklung der Quantencomputer genannt. Das ist absolut nachvollziehbar, denn wer ist nicht gebannt von der Vorstellung der extremen Eigenschaften eines derart exotischen Objekts bzw. einer derart exotischen Technologie und deren physikalischen Eigenschaften abseits der Intuition? Es gibt jedoch auch viele Abschnitte im Grenzgebiet unseres Wissens, die weniger populär und auf den ersten Blick vielleicht auch weniger spannend erscheinen. Doch bei der genaueren Betrachtung von vermeintlich Langweiligem oder Unrelevantem, kann sich eine ganz neue und hochspannende Welt auftun. Nimmt man sich zum Beispiel eine Lupe und beobachtet kleine Insekten auf einer Wiese, so wird man mit etwas physikalischem Background schnell erkennen, dass sich die Auswirkungen der physikalischen Gesetze für Lebewesen, die deutlich kleiner sind als wir, signifikant unterscheiden. So kann die Oberflächenspannung eines Tropfens dazu führen, dass ein Insekt in diesen hinein gesogen wird und dadurch ertrinkt, wäre da nicht die stark hydrophobe Eigenschaft seiner Oberfläche, wodurch es davon meist verschont bleibt. Zu erwähnen ist auch die Schwerkraft, die für Kleinstlebewesen nicht mehr vorhanden zu sein scheint, weil die viskosen Kräfte sogar von Luft bei diesen kleinen Maßstäben die Schwerkraft oder generell die Trägheitskraft deutlich überwiegt. In der Mikrofluidik führen vergleichbare physikalische Eigenschaften dann beispielsweise dazu, dass man für einfache Versuche nicht einmal einen Kanal zur Fluideingrenzung benötig, da kleinste Wassermengen aufgrund der Oberflächenspannung in einem Tropfen organisiert bleiben. Zudem neigen Flüssigkeiten in einer mikrofluidischen Umgebung zu einem stationären - also laminaren - Strömungsverhalten. Das kann Vorteile haben, kann aber auch zu Problemen beim Umgang mit diesen Flüssigkeiten führen. In dieser Arbeit werden sensorische und aktorische Versuche mit akustischen Oberflächenwellen an und mit Fluiden durchgeführt. Dabei werden mit Hilfe von hochfrequenter Wechselspannung und oberflächenakustischen Wandlern in einem Hochdruckpumpenkopf Flüssigkeiten an schwer zugänglichen Stellen effizient und schnell vermischt. Außerdem wird die selbe Form der akustischen Welle dazu verwendet, um die Bewegung von Flüssigkeiten mit einem zeitlichen Fehler im Femtosekundenbereich zu erfassen, ohne dabei das Fluidsystem zu stören. Es werden also zwei identische Technologien für zwei praktisch gegensätzliche Anwendungen verwendet, wobei der erwünschte Effekt der jeweils einen Anwendung, der unerwünschte der jeweils anderen Anwendung ist. Das scheint sich auf den ersten Blick auszuschließen, ist aber, wie diese Arbeit zeigen wird, durchaus möglich.…