Wie man über Wasser geht

Hast du dich jemals gefragt, wie es wohl ist, auf dem Wasser gehen zu können? Jetzt hat die Wissenschaft die Antworten. Durch die treibende Kraft der Zusammenarbeit und der Faszination für Grundlagenforschung haben Forscher:innen am Institute of Science and Technology Austria (ISTA) nun einen bemerkenswerten Durchbruch erzielt: Ein Schuh, mit dem man auf dem Wasser gehen kann.

Auf der Website von Scott Waitukaitis ist es deutlich zu sehen: Ein Fuß, der mühelos einen Schritt auf dem Wasser macht. Früher war es nur ein Bild, das inspiriert und fasziniert, aber heute ist es Realität geworden.

Scott Waitukaitis beschäftigt sich mit „weichen und komplexen Materialien“ und „nicht-newtonschen Flüssigkeiten“. Basierend auf den offenen Fragen in diesen Bereichen kam es zur Erfindung des Shoe-STA – möglich machen es Veränderungen der Viskosität des Wassers direkt unter dem Schuh. Das Ergebnis sind Sportschuhe, die vom ISTA Miba Machine Shop entworfen worden und durch die grafischen Simulationen der Wotjan-Gruppe auf einem völlig neuartigen Material mit biomimetischen Nanopartikeln zum Laufen gebracht worden sind.

„Lange mussten wir die Ergebnisse unter Verschluss halten – nun bin ich aber froh und sehr stolz, dass wir sie jetzt veröffentlichen können“, so Waitukaitis.

FGK9 – Das Allrounder-Molekül

Im Mittelpunkt dieser Erfindung steht eine Reihe von fächerübergreifenden Entdeckungen am ISTA. 2016 bestätigte die Sazanov-Gruppe die mechanische Funktionsweise der winzigen, aber effektiven molekularen Maschine namens „FGK9“. Jenes Molekül erzeugt die Energie, die benötigt wird, um auf dem Wasser zu bleiben.

Das Potenzial dieses biologischen Superkomplexes für den Übergang zur nicht-newtonschen Physik wurde von der Schanda-Gruppe erkannt. Paul Schanda erklärt den Ansatz: „Leben ist in ständiger Bewegung. Wenn man die dynamischen Aspekte lebender Organismen unter dem Mikroskop beobachtet, wird deutlich, dass das Rütteln und Wackeln der Atome in den Molekülen und ihre Wechselwirkungen untereinander, vielen Wassertieren ermöglicht, sich auf und durch das Wasser zu bewegen.“

FGK9 ist bereits seit einiger Zeit bekannt. Die molekulare Maschine wurde in den Därmen von Zebrafischen (Danio rerio) entdeckt. Durch die Aquatics Facility, in der Zebrafische gehalten werden, und der Gruppe von Andela Saric, die auf hydrophobe Zellmembranen spezialisiert ist, konnten die Wissenschafter:innen die Imprägnierung dieser molekularen Maschinen auf wasserunlösliche Weise modellieren und das neuartige Material des Shoe-STA definieren.

Innovation zum Prototypen

ISTA-Präsident Martin Hetzer lobte die beteiligten Forscher:innen und bezeichnete die Erfindung als die bisher größte Entdeckung am ISTA.

Hetzer, spaziert mit den neuen Schuhen am Campus-Teich und erklärt: „Ich bin sehr stolz auf die ISTA Forschung. Diese Schuhe sind der Beweis dafür, dass das Unmögliche möglich ist, wenn Wissenschafter:innen ihre Kräfte bündeln. Der Technologietransfer – angefangen von Scotts theoretischen Ansätzen bis hin zum brillanten Design des Machine Shops – verknüpft alle Aspekte und ermöglicht uns auf dem Wasser zu laufen. Sehr beeindruckend.“

Bernd Bickel, ISTA-Professor und Vizepräsident für Technologietransfer, forscht im Bereich „Computergrafik und digitale Fabrikation“ und appellierte an die Industrie, die verschiedenen Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung zur Kenntnis zu nehmen. „Der Schuh ist ein weiteres Produkt aus unserem IST Park Portfolio und ein Ergebnis aus umfangreichen Forschungskooperation. Die Möglichkeiten sind endlos, und der Shoe-STA wird in vielen Bereichen für Furore sorgen.“

Erste Schritte in neuen Schuhen

Die neuen Schuhe haben ihre erste Aufgabe bereits gemeistert. Am vergangenen Samstag haben sich Mitglieder der Nachhaltigkeits-Gruppe an die Insel im ISTA-Teich gekettet – möglicherweise inspiriert durch die jüngsten Aktionen zivilen Ungehorsams von Klimaaktivist:innen. Der Schuh-Prototyp wurde abwechselnd benutzt um auf trockenen Fuß dorthin zu gelangen. Die Gruppe forderte, dass die Erfindung für ein allgemeines Wohl eingesetzt werden sollte – nämlich als Vorbereitung auf ein Leben auf dem Wasser, wenn der Meeresspiegel aufgrund des Klimawandels steigt.

Die Schuhe werden auch auf dem bevorstehenden dreiwöchigen Sommercamp am ISTA vorgestellt. Wissenschafter:innen, die an dem Projekt beteiligt sind, werden ein Rennen auf dem ISTA-Teich veranstalten, um die Erfindung zu präsentieren und zu demonstrieren.

Backsplash aus anderen Branchen

Doch nicht alle sind von diesem unglaublichen Durchbruch begeistert. Branchen, die mit Wasser zu tun haben, wie Schwimmlehrer:innen und Bootsvermieter:innen, haben bereits einen offenen Brief gegen die Technologie veröffentlicht. Es wird behauptet, dass die Entdeckung sie aus der Bahn werfen wird.