Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

„Superkleber“ für die Atmosphäre

08.10.2014

Neue Einblicke in die Wolkenbildung haben Forscher der Frankfurter Goethe-Universität gewonnen. Sie haben herausgefunden, dass Amine möglicherweise eine wichtige Rolle bei der Bildung von Aerosolteilchen haben: Sie fungieren als eine Art „Superkleber“. Aerosolteilchen wirken wesentlich bei der Wolkenbildung mit. Denn Wolken können nur dann entstehen, wenn so genannte Kondensationskeime zur Verfügung stehen.

Seit längerem schon ist bekannt, dass Schwefelsäure wesentlich zur Entstehung der winzig kleinen Aerosolteilchen beiträgt, die eine wichtige Rolle bei der Wolkenbildung spielen. Nun haben Wissenschaftler am Institut für Atmosphäre und Umwelt der Goethe-Universität Frankfurt unter Federführung von Dr. Andreas Kürten und Prof. Joachim Curtius in internationaler Zusammenarbeit die extrem verstärkende Wirkung durch Amine nachgewiesen.


The cloud experiment.

Maximilien Brice

Indem die anwachsenden neutralen Cluster direkt gemessen wurden, konnte erstmals beobachtet werden, wie sich neutrale (also ungeladene) Molekülcluster aus Schwefelsäure und Dimethylamin (DMA) bilden.

Bisher war es nur möglich, neutrale Molekülcluster aus maximal zwei Molekülen Schwefelsäure nachzuweisen. Nun ist es gelungen, Cluster, die aus bis zu 14 Schwefelsäure (SA) und 16 DMA Molekülen bestehen, nachzuweisen und zu verfolgen, wie sie sich nacheinander zusammenlagern.

Dieser Nachweis gelang unter Bedingungen, wie sie in der Atmosphäre herrschen, das heißt vor allem bei extrem niedrigen Konzentrationen von Schwefelsäure und DMA (weniger als 1 Molekül Schwefelsäure auf 1 x 1013 Luft-Moleküle).

Seit längerem bekannt war, dass Schwefelsäure z.B. mit Wasser und/oder Ammoniak Partikel bilden kann. Doch die so entstandenen Cluster können bei den in der Atmosphäre vorherrschenden Bedingungen verdampfen. Das Zusammenspiel von Schwefelsäure und DMA bildet weitaus stabilere Cluster. Diese können durch weitere Stöße mit DMA und SA ungebremst anwachsen, denn sie verdampfen kaum.

Dabei fungiert DMA im Zusammenspiel mit SA offenbar als eine Art „Superklebstoff“. Das Verfahren, mit dem dieser Nachweis gelungen ist: Die Forscher haben ein neues Massenspektrometer mit einer an der Uni Frankfurt und der Uni Helsinki entwickelten Ionenquelle zur chemischen Ionisation der neutralen Molekülcluster kombiniert. Die Ergebnisse wurden im Rahmen des CLOUD (Cosmics Leaving OUtdoor Droplets) Experiments am CERN (Europäische Organisation für Kernforschung) gewonnen.

Die Forschungsergebnisse ermöglichen erstmals einen sehr detaillierten Einblick in ein möglicherweise für die Atmosphäre relevantes System, das zur Bildung von Aerosolteilchen beiträgt. Diese beeinflussen das Klima über die Wolkenbildung: Wolken können sich nur bilden, wenn sogenannte Kondensationskeime zur Verfügung stehen, an denen sich Wassermoleküle niederschlagen können. Es handelt sich dabei um spezielle Aerosolteilchen, die bis auf eine Größe von ca. 50 Nanometern angewachsen sind.

Mehr als die Hälfte dieser Teilchen entsteht aus der Gasphase, und der beobachtete Prozess der Teilchenbildung aus Schwefelsäure und DMA könnte möglicherweise auch für die Bildung von Kondensationskeimen relevant sein. Wenn viele Kondensationskeime zur Verfügung stehen, bilden sich eher Wolken, die aus vielen kleinen Tröpfchen bestehen; umgekehrt wird eine Wolke eher aus wenigen großen Tröpfchen bestehen, wenn weniger Kondensationskeime vorhanden sind. Auf diese Art werden der Strahlungshaushalt der Erde und das Klima sowie die Niederschlagsentstehung beeinflusst.

Die extrem verstärkende Wirkung durch Amine (DMA) wurde nun erstmals durch die direkte Messung der anwachsenden neutralen Cluster beobachtet. Die verwendete neue Messmethode wird in Zukunft sicher weitere Einblicke in Bezug auf die Teilchenbildung in anderen chemischen Systemen ermöglichen.

„Die Ergebnisse zeigen erstmals, wie sich neutrale Aerosolteilchen durch die schrittweise Anlagerung von Molekülen bilden. Die vorgenommenen Messungen ermöglichen tiefere Einblicke in die Aerosolbildung als bislang“, erklärt Dr. Andreas Kürten. Prof. Joachim Curtius: „Es konnte gezeigt werden, dass Dimethylamin als „Superklebstoff“ bei der Bildung neutraler Aerosolteilchen fungiert. Das heißt, dass beim Zusammenwirken von Schwefelsäure und Dimethylamin jedes Schwefelsäuremolekül, das mit dem Cluster zusammenstößt, hängen bleibt.“

Publikation:
Kürten, A., Jokinen, T., Simon, M., Sipilä, M., Sarnela, N., Junninen, H., Adamov, A., Almeida, J., Amorim, A., Bianchi, F., Breitenlechner, M., Dommen, J., Donahue, N. M., Duplissy, J., Ehrhart, S., Flagan, R. C., Franchin, A., Hakala, J., Hansel, A., Heinritzi, M., Hutterli, M., Kangasluoma, J., Kirkby, J., Laaksonen, A., Lehtipalo, K., Leiminger, M., Makhmutov, V., Mathot, S., Onnela, A., Petäjä, T., Praplan, A. P., Riccobono, F., Rissanen, M. P., Rondo, L., Schobesberger, S., Seinfeld, J. H., Steiner, G., Tomé, A., Tröstl, J., Winkler, P. M., Williamson, C., Wimmer, D., Ye, P., Baltensperger, U., Carslaw, K. S., Kulmala, M., Worsnop, D. R., and Curtius, J.: Neutral molecular cluster formation of sulfuric acid-dimethylamine observed in real-time under atmospheric conditions, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, doi/10.1073/pnas.1404853111, 2014.

Informationen: Dr. Andreas Kürten, Institut für Atmosphäre und Umwelt, Goethe-Universität Frankfurt am Main, Telefon 0049 (69) 798-40256, E-Mail: kuerten@iau.uni-frankfurt.de

Die Goethe-Universität Die Goethe-Universität ist eine forschungsstarke Hochschule in der europäischen Finanzmetropole Frankfurt. 2014 feiert sie ihren 100. Geburtstag. 1914 gegründet mit rein privaten Mitteln von freiheitlich orientierten Frankfurter Bürgerinnen und Bürgern fühlt sie sich als Bürgeruniversität bis heute dem Motto „Wissenschaft für die Gesellschaft“ in Forschung und Lehre verpflichtet. Viele der Frauen und Männer der ersten Stunde waren jüdische Stifter. In den letzten 100 Jahren hat die Goethe-Universität Pionierleistungen erbracht auf den Feldern der Sozial-, Gesellschafts- und Wirtschaftswissenschaften, Chemie, Quantenphysik, Hirnforschung und Arbeitsrecht. Am 1. Januar 2008 gewann sie mit der Rückkehr zu ihren historischen Wurzeln als Stiftungsuniversität ein einzigartiges Maß an Eigenständigkeit. Heute ist sie eine der zehn drittmittelstärksten und drei größten Universitäten Deutschlands mit drei Exzellenzclustern in Medizin, Lebenswissenschaften sowie Geisteswissenschaften.

Mehr Informationen unter http://www2.uni-frankfurt.de/gu100  

Herausgeber: Der Präsident der Goethe-Universität Frankfurt am Main. Redaktion: Dr. Anke Sauter, Wissenschaftsredakteurin, Abteilung Marketing und Kommunikation, Grüneburgplatz1, 60323 Frankfurt am Main, Tel: (069) 798-12498, Fax: (069) 798-761 12531, sauter@pvw.uni-frankfurt.

Dr. Anke Sauter | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Mikro-U-Boote für den Magen
24.01.2017 | Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.

nachricht Echoortung - Lernen, den Raum zu hören
24.01.2017 | Ludwig-Maximilians-Universität München

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: Scientists spin artificial silk from whey protein

X-ray study throws light on key process for production

A Swedish-German team of researchers has cleared up a key process for the artificial production of silk. With the help of the intense X-rays from DESY's...

Im Focus: Forscher spinnen künstliche Seide aus Kuhmolke

Ein schwedisch-deutsches Forscherteam hat bei DESY einen zentralen Prozess für die künstliche Produktion von Seide entschlüsselt. Mit Hilfe von intensivem Röntgenlicht konnten die Wissenschaftler beobachten, wie sich kleine Proteinstückchen – sogenannte Fibrillen – zu einem Faden verhaken. Dabei zeigte sich, dass die längsten Proteinfibrillen überraschenderweise als Ausgangsmaterial schlechter geeignet sind als Proteinfibrillen minderer Qualität. Das Team um Dr. Christofer Lendel und Dr. Fredrik Lundell von der Königlich-Technischen Hochschule (KTH) Stockholm stellt seine Ergebnisse in den „Proceedings“ der US-Akademie der Wissenschaften vor.

Seide ist ein begehrtes Material mit vielen erstaunlichen Eigenschaften: Sie ist ultraleicht, belastbarer als manches Metall und kann extrem elastisch sein....

Im Focus: Erstmalig quantenoptischer Sensor im Weltraum getestet – mit einem Lasersystem aus Berlin

An Bord einer Höhenforschungsrakete wurde erstmals im Weltraum eine Wolke ultrakalter Atome erzeugt. Damit gelang der MAIUS-Mission der Nachweis, dass quantenoptische Sensoren auch in rauen Umgebungen wie dem Weltraum eingesetzt werden können – eine Voraussetzung, um fundamentale Fragen der Wissenschaft beantworten zu können und ein Innovationstreiber für alltägliche Anwendungen.

Gemäß dem Einstein’schen Äquivalenzprinzip werden alle Körper, unabhängig von ihren sonstigen Eigenschaften, gleich stark durch die Gravitationskraft...

Im Focus: Quantum optical sensor for the first time tested in space – with a laser system from Berlin

For the first time ever, a cloud of ultra-cold atoms has been successfully created in space on board of a sounding rocket. The MAIUS mission demonstrates that quantum optical sensors can be operated even in harsh environments like space – a prerequi-site for finding answers to the most challenging questions of fundamental physics and an important innovation driver for everyday applications.

According to Albert Einstein's Equivalence Principle, all bodies are accelerated at the same rate by the Earth's gravity, regardless of their properties. This...

Im Focus: Mikrobe des Jahres 2017: Halobacterium salinarum - einzellige Urform des Sehens

Am 24. Januar 1917 stach Heinrich Klebahn mit einer Nadel in den verfärbten Belag eines gesalzenen Seefischs, übertrug ihn auf festen Nährboden – und entdeckte einige Wochen später rote Kolonien eines "Salzbakteriums". Heute heißt es Halobacterium salinarum und ist genau 100 Jahre später Mikrobe des Jahres 2017, gekürt von der Vereinigung für Allgemeine und Angewandte Mikrobiologie (VAAM). Halobacterium salinarum zählt zu den Archaeen, dem Reich von Mikroben, die zwar Bakterien ähneln, aber tatsächlich enger verwandt mit Pflanzen und Tieren sind.

Rot und salzig
Archaeen sind häufig an außergewöhnliche Lebensräume angepasst, beispielsweise heiße Quellen, extrem saure Gewässer oder – wie H. salinarum – an...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Neuer Algorithmus in der Künstlichen Intelligenz

24.01.2017 | Veranstaltungen

Gehirn und Immunsystem beim Schlaganfall – Neueste Erkenntnisse zur Interaktion zweier Supersysteme

24.01.2017 | Veranstaltungen

Hybride Eisschutzsysteme – Lösungen für eine sichere und nachhaltige Luftfahrt

23.01.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Im Interview mit Harald Holzer, Geschäftsführer der vitaliberty GmbH

24.01.2017 | Unternehmensmeldung

MAIUS-1 – erste Experimente mit ultrakalten Atomen im All

24.01.2017 | Physik Astronomie

European XFEL: Forscher können erste Vorschläge für Experimente einreichen

24.01.2017 | Physik Astronomie