Wie einzelne Haare aufeinander wirken: Neues Messverfahren mit hohem Anwendungspotenzial

16.06.2010: Warum ist die Frisur nach der Haarwäsche so geschmeidig? Die Ursachen liegen in den mikroskopischen Feinstrukturen verborgen. An der Universität Bayreuth haben Dipl.-Chem. Eva Max und Prof. Dr. Andreas Fery ein Messverfahren entwickelt, mit dem Interaktionen zwischen einzelnen Haaren genauer erforscht werden können. Das Verfahren wurde kürzlich in der Zeitschrift "Ultramicroscopy" wissenschaftlich beschrieben. Es hat ein hohes Anwendungspotenzial auf dem Gebiet der Haarwaschmittel und Conditioner.

Aus der Fernsehwerbung für Shampoos und Conditioner sind die typischen Bilder bekannt: Nach der Haarwäsche fällt das Haar geschmeidig, ist leicht kämmbar und fühlt sich vor allem "seidig" an. Die Ursachen für das dadurch ausgelöste Wohlgefühl liegen u.a. in den mikroskopischen Feinstrukturen verborgen. Einen wesentlichen Einfluss haben dabei chemische und physikalische Wechselwirkungen zwischen einzelnen Haaren. Diese winzigen Kräfte zu messen und herauszufinden, wie sie sich unter verschiedenartigen Bedingungen verändern, ist eine Herausforderung für die Grundlagenforschung - und zugleich von hohem Interesse für die Industrie. An der Universität Bayreuth haben Diplom-Chemikerin Eva Max und Prof. Dr. Andreas Fery (LS Physikalische Chemie II) in Zusammenarbeit mit der Firma BASF ein Verfahren entwickelt, das es erlaubt, Kräfte zwischen einzelnen Haaren mit hoher Genauigkeit zu messen.

Das Verfahren nutzt die technischen Möglichkeiten eines Rasterkraftmikroskops: Dieses Gerät ermöglicht die sehr exakte Messung von Kräften, die auf eine mikroskopisch kleine Blattfeder wirken. Dies kann beispielsweise dazu genutzt werden, um Oberflächen mit der Feder abzutasten und so ihre Form auf der Nano-Skala zu messen.

Max und Fery haben diese Versuchsanordnung nun in einem entscheidenden Detail verändert. Denn anstelle einer Messnadel wird an der Blattfeder eine winzige Probe eines menschlichen Haars fixiert. Diese Probe muss zuvor mit einem Laser trennscharf aus einem menschlichen Haar herausgeschnitten werden. Es handelt sich um ein Haarstückchen, welches nicht länger als 50 Mikrometer (also 0,05 Millimeter) ist. Anschließend wird die Probe oberhalb eines zweites Haars positioniert: und zwar so, dass ihre Längsachse und die Längsachse des weiteren Haars exakt überkreuz liegen. So können Kräfte zwischen den beiden Haaren, besonders die Reibung, exakt gemessen werden.

Mit diesem Ergebnis eröffnen sich spannende Perspektiven für Anwendungen. So meint Eva Max: "Wir haben bereits zahlreiche Anfragen von Unternehmen, die sich dafür interessieren, wie Haarwaschmittel und Conditioner die Interaktionen zwischen einzelnen Haaren beeinflussen. Denn je besser wir über diese Zusammenhänge Bescheid wissen, desto zuverlässiger lassen sich mit derartigen Produkten die gewünschten Wirkungen auf die Frisur erzielen."

Originalveröffentlichung: Max, E.; Häfner, W.; Bartels, F. W.; Sugiharto, A.; Wood, C.; Fery, A.; "A novel AFM based method for force measurements between individual hair strands"; Ultramicroscopy 110 (2010), Issue 4, p. 320-324