Viele kennen den sogenannten Leidenfrost-Effekt aus dem Küchenalltag: Ein Wassertropfen auf der heißen Herdplatte berührt die Oberfläche nicht, sondern wird durch einen dünnen Dampffilm auf Abstand gehalten, was dem Tropfen eine hohe Mobilität verleiht. Die Bewegung des Tropfens auf der Herdplatte ist jedoch ungerichtet und erratisch. Vor etwa zwei Jahrzehnten fand man heraus, dass sich ein Leidenfrost-Tropfen auf einer Oberfläche mit der Struktur einer Ratsche gerichtet und kontrolliert bewegt, wobei er Geschwindigkeiten von zehn Zentimetern pro Sekunde und mehr erreicht. Der Grund ist, dass die Asymmetrie der Ratsche dafür sorgt, dass der Dampf unterhalb des Tropfens in einer bevorzugten Richtung austritt, was den Tropfen antreibt.

Ein Team aus Wissenschaftlern der Tsinghua University in Peking und der TU Darmstadt war erstaunt, eine ähnliche Tropfenbewegung auch auf komplett symmetrischen Oberflächenstrukturen zu beobachten, zum Beispiel auf Metalloberflächen mit parallelen Rillen. Ein theoretisches Modell, das am Fachgebiet Nano- und Mikrofluidik der TU entwickelt wurde, erklärt diesen Effekt: Einmal in Bewegung versetzt, wird die Flüssigkeitsoberfläche in der Nähe der heißen Metalloberfläche asymmetrisch deformiert und sorgt damit für den dauerhaften Antrieb des Tropfens. Hier bildet also nicht die Festkörper- sondern die Flüssigkeitsoberfläche die Ratsche. Die Resultate wurden nun in der Zeitschrift „Science Advances“ publiziert. Im allgemeineren Zusammenhang ist dieses Phänomen als spontane Symmetriebrechung bekannt: Ein anfangs symmetrisches System entwickelt sich dynamisch in einen Zustand, in dem die Symmetrie gebrochen ist. Das Prinzip ist so allgemein, dass die Erkenntnisse aus den Experimenten mit Leidenfrost-Tropfen dazu genutzt werden könnten, neue Konzepte zum Transport von Flüssigkeiten auf der Millimeter- oder Mikrometerskala zu entwickeln.