Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Erstmals beobachtet: Reaktives Molekül

13.02.2015

Zum ersten Mal ist es Forschern gelungen, ein für die Verbrennung zentrales Molekül aufzuspüren und dessen Reaktivität gegenüber Sauerstoff zu messen. Dank dieser bahnbrechenden Leistung, an der Dr. Oliver Welz von der Universität Duisburg-Essen (UDE) beteiligt ist, können nun Verbrennungsprozesse besser vorhergesagt werden. Die Entdeckung ermöglicht u.a. sauberere und effizientere Kraftfahrzeuge. Die Ergebnisse wurden kürzlich in der renommierten Fachzeitschrift „Science“ veröffentlicht.

Entdeckt und erstmals nachgewiesen haben die Forscher Hydroperoxyalkyl-Radikale, die außerordentlich schwer zu beobachten sind. Radikale sind für eine Verbrennung unverzichtbar: Sie initiieren sie und halten sie aufrecht. Andererseits laufen bei einer Verbrennung zigtausend chemische Reaktionen nahezu gleichzeitig ab.


Dr. Oliver Welz

© UDE

In diesem Umfeld Radikale zu identifizieren ist auch deshalb sehr schwer, weil sie sehr schnell reagieren und dabei neue chemische Bindungen eingehen. Dennoch sind viele Aspekte der Verbrennung bereits gut untersucht. Offene Fragestellungen betreffen vor allem die Zündung und die chemischen Reaktionen, die darüber entscheiden, ob und wie schnell sich ein Brennstoff-Luft-Gemisch entzündet.

Oliver Welz: „Dank der Vorarbeiten wussten wir bereits, dass Hydroperoxyalkyl-Radikale zentral sind im komplexen Netzwerk der Zündreaktionen. Das zeigte sich nämlich schon in den Reaktionsprodukten der Zündchemie.“ Zusammen mit Kollegen an den Sandia National Laboratories in Livermore (USA) gelang ihm nun erstmals die Entdeckung eines solchen Radikals. „Wir probierten verschiedene Ideen aus, hatten aber zunächst keinen Erfolg“, so Oliver Welz.

„Diese Spezies ist wirklich extrem reaktiv und kurzlebig. Entscheidend ist die Wahl des geeigneten Brennstoffmoleküls.“ Die richtige Idee hatte der Sandia-Kollege Dr. John Savee. Er schlug vor, 1,3-Cycloheptadien zu verwenden, ein Ringmolekül mit sieben Kohlenstoffatomen.

Für die Überprüfung nutzte das Forscherteam ein Multiplex-Photoionisierungs-Massenspektrometer (MPIMS). Der direkte Nachweis des spektralen Fingerabdrucks gelang dann am Advanced Light Source-Synchrotron in Berkeley, USA, dank der intensiven durchstimmbaren Synchrotronstrahlung. Gestützt wurde diese Beobachtung durch quantenmechanische Rechnungen.

Welz: „Interessant ist, dass das jetzt aufgespürte Radikal eine ungewöhnlich lange Lebensdauer hat und deutlich langsamer mit Sauerstoff reagiert als ursprünglich angenommen. Nun muss herausgefunden werden, wie sich dies auf die technische Weiterentwicklung von Verbrennungsprozessen auswirkt.“

Oliver Welz ist begeistert, denn seinem Forscherteam war bereits 2012 und 2013 der direkte Nachweis von Criegee-Intermediaten gelungen, einer anderen Klasse an reaktiven Molekülen: „Teil dieser Forschergruppe zu sein, dem der Nachweis von gleich zwei Schlüsselintermediaten gelingt, ist für mich unbeschreiblich.“

Weitere Informationen:
doi: dx.doi.org/10.1126/science.aaa1495
Dr. Oliver Welz, Tel. 0203/379–1888, oliver.welz@uni-due.de, http://www.uni-due.de/ivg/rf/

Redaktion: Steffi Nickol, Tel. 0203/379–8177, steffi.nickol@uni-due.de

Beate Kostka | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Forscher finden Hinweise auf verknotete Chromosomen im Erbgut
20.10.2017 | Johannes Gutenberg-Universität Mainz

nachricht Aus der Moosfabrik
20.10.2017 | Albert-Ludwigs-Universität Freiburg im Breisgau

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Hochfeldmagnet am BER II: Einblick in eine versteckte Ordnung

Seit dreißig Jahren gibt eine bestimmte Uranverbindung der Forschung Rätsel auf. Obwohl die Kristallstruktur einfach ist, versteht niemand, was beim Abkühlen unter eine bestimmte Temperatur genau passiert. Offenbar entsteht eine so genannte „versteckte Ordnung“, deren Natur völlig unklar ist. Nun haben Physiker erstmals diese versteckte Ordnung näher charakterisiert und auf mikroskopischer Skala untersucht. Dazu nutzten sie den Hochfeldmagneten am HZB, der Neutronenexperimente unter extrem hohen magnetischen Feldern ermöglicht.

Kristalle aus den Elementen Uran, Ruthenium, Rhodium und Silizium haben eine geometrisch einfache Struktur und sollten keine Geheimnisse mehr bergen. Doch das...

Im Focus: Schmetterlingsflügel inspiriert Photovoltaik: Absorption lässt sich um bis zu 200 Prozent steigern

Sonnenlicht, das von Solarzellen reflektiert wird, geht als ungenutzte Energie verloren. Die Flügel des Schmetterlings „Gewöhnliche Rose“ (Pachliopta aristolochiae) zeichnen sich durch Nanostrukturen aus, kleinste Löcher, die Licht über ein breites Spektrum deutlich besser absorbieren als glatte Oberflächen. Forschern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es nun gelungen, diese Nanostrukturen auf Solarzellen zu übertragen und deren Licht-Absorptionsrate so um bis zu 200 Prozent zu steigern. Ihre Ergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler nun im Fachmagazin Science Advances. DOI: 10.1126/sciadv.1700232

„Der von uns untersuchte Schmetterling hat eine augenscheinliche Besonderheit: Er ist extrem dunkelschwarz. Das liegt daran, dass er für eine optimale...

Im Focus: Schnelle individualisierte Therapiewahl durch Sortierung von Biomolekülen und Zellen mit Licht

Im Blut zirkulierende Biomoleküle und Zellen sind Träger diagnostischer Information, deren Analyse hochwirksame, individuelle Therapien ermöglichen. Um diese Information zu erschließen, haben Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik ILT ein Mikrochip-basiertes Diagnosegerät entwickelt: Der »AnaLighter« analysiert und sortiert klinisch relevante Biomoleküle und Zellen in einer Blutprobe mit Licht. Dadurch können Frühdiagnosen beispielsweise von Tumor- sowie Herz-Kreislauf-Erkrankungen gestellt und patientenindividuelle Therapien eingeleitet werden. Experten des Fraunhofer ILT stellen diese Technologie vom 13.–16. November auf der COMPAMED 2017 in Düsseldorf vor.

Der »AnaLighter« ist ein kompaktes Diagnosegerät zum Sortieren von Zellen und Biomolekülen. Sein technologischer Kern basiert auf einem optisch schaltbaren...

Im Focus: Neue Möglichkeiten für die Immuntherapie beim Lungenkrebs entdeckt

Eine gemeinsame Studie der Universität Bern und des Inselspitals Bern zeigt, dass spezielle Bindegewebszellen, die in normalen Blutgefässen die Wände abdichten, bei Lungenkrebs nicht mehr richtig funktionieren. Zusätzlich unterdrücken sie die immunologische Bekämpfung des Tumors. Die Resultate legen nahe, dass diese Zellen ein neues Ziel für die Immuntherapie gegen Lungenkarzinome sein könnten.

Lungenkarzinome sind die häufigste Krebsform weltweit. Jährlich werden 1.8 Millionen Neudiagnosen gestellt; und 2016 starben 1.6 Millionen Menschen an der...

Im Focus: Sicheres Bezahlen ohne Datenspur

Ob als Smartphone-App für die Fahrkarte im Nahverkehr, als Geldwertkarten für das Schwimmbad oder in Form einer Bonuskarte für den Supermarkt: Für viele gehören „elektronische Geldbörsen“ längst zum Alltag. Doch vielen Kunden ist nicht klar, dass sie mit der Nutzung dieser Angebote weitestgehend auf ihre Privatsphäre verzichten. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) entsteht ein sicheres und anonymes System, das gleichzeitig Alltagstauglichkeit verspricht. Es wird nun auf der Konferenz ACM CCS 2017 in den USA vorgestellt.

Es ist vor allem das fehlende Problembewusstsein, das den Informatiker Andy Rupp von der Arbeitsgruppe „Kryptographie und Sicherheit“ am KIT immer wieder...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Das Immunsystem in Extremsituationen

19.10.2017 | Veranstaltungen

Die jungen forschungsstarken Unis Europas tagen in Ulm - YERUN Tagung in Ulm

19.10.2017 | Veranstaltungen

Bauphysiktagung der TU Kaiserslautern befasst sich mit energieeffizienten Gebäuden

19.10.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Forscher finden Hinweise auf verknotete Chromosomen im Erbgut

20.10.2017 | Biowissenschaften Chemie

Saugmaschinen machen Waschwässer von Binnenschiffen sauberer

20.10.2017 | Ökologie Umwelt- Naturschutz

Strukturbiologieforschung in Berlin: DFG bewilligt Mittel für neue Hochleistungsmikroskope

20.10.2017 | Förderungen Preise