Wie sich ein Kristall in Wasser löst
Karina Morgenstern und Karsten Lucht mit dem Versuchsaufbau an der Ruhr-Universität © RUB, Marquard (Dieses Foto darf nur für eine Berichterstattung mit Bezug zur Ruhr-Universität Bochum im Kontext dieser Presseinformation verwendet werden.)
„Den Löseprozess zu verstehen ist von grundlegender Bedeutung für die Chemie, da das Wissen helfen könnte, die Wechselwirkung zwischen Lösemittel und gelösten Molekülen gezielt zu beeinflussen und damit chemische Reaktionen noch umfassender zu kontrollieren“, erklärt Karsten Lucht.
Für die Studie analysierten die Chemiker Kristalle eines organischen Moleküls mit der Tieftemperatur-Rastertunnelmikroskopie, die bei minus 265 Grad Celsius arbeitet. Bei dieser Temperatur kommen molekulare Bewegungen zum Stillstand, sodass die einzelnen Moleküle abgebildet werden können.
Wasser löst Kristallverband auf
Die Forscherinnen und Forscher fixierten die organischen Moleküle auf einer speziellen Silberoberfläche. Darauf bildeten die funktionellen Gruppen der Moleküle Ketten. „Diese Struktur entspricht einem eindimensionalen Kristall“, erklärt Lucht.
Dann gaben die Wissenschaftler eine geringe Menge Wasser hinzu, das sich an definierten Positionen an die organischen Moleküle anlagerte. Schließlich erwärmten sie das System auf minus 193 Grad Celsius, wobei die Kristallstruktur komplett verloren ging.
„Der Verlust der molekularen Ordnung entspricht dem Auflösen des organischen Kristalls in einer realen Lösung“, beschreibt Karina Morgenstern. Die einzelnen organischen Moleküle wechselwirken nur noch mit den Wassermolekülen und können daher als gelöst aufgefasst werden.
„So konnten wir die relevanten Schritte des Lösevorgangs erstmals an einzelnen Molekülen beobachten, also den trockenen Kristall, die Anlagerung des Lösemittels an ihn und seine vollständige Auflösung“, resümiert die Forscherin.
Förderung
Die Deutsche Forschungsgemeinschaft förderte die Arbeiten im Rahmen des Exzellenzclusters Resolv (EXC1069).
Prof. Dr. Karina Morgenstern
Lehrstuhl für Physikalische Chemie I
Fakultät für Chemie und Biochemie
Ruhr-Universität Bochum
Tel.: 0234 32 25283
E-Mail: karina.morgenstern@rub.de
Dr. Karsten Lucht
Lehrstuhl für Physikalische Chemie I
Fakultät für Chemie und Biochemie
Ruhr-Universität Bochum
Tel.: 0234 32 24221
E-Mail: karsten.lucht@rub.de
Karsten Lucht, Iris Trosien, Wolfram Sander, Karina Morgenstern: Imaging the solvation of a one‐dimensional solid on the molecular scale, in: Angewandte Chemie International Edition, 2018, DOI: 10.1002/anie.201808579
Media Contact
Weitere Informationen:
http://www.ruhr-uni-bochum.de/Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie
Der innovations-report bietet im Bereich der "Life Sciences" Berichte und Artikel über Anwendungen und wissenschaftliche Erkenntnisse der modernen Biologie, der Chemie und der Humanmedizin.
Unter anderem finden Sie Wissenswertes aus den Teilbereichen: Bakteriologie, Biochemie, Bionik, Bioinformatik, Biophysik, Biotechnologie, Genetik, Geobotanik, Humanbiologie, Meeresbiologie, Mikrobiologie, Molekularbiologie, Zellbiologie, Zoologie, Bioanorganische Chemie, Mikrochemie und Umweltchemie.
Neueste Beiträge
Neue universelle lichtbasierte Technik zur Kontrolle der Talpolarisation
Ein internationales Forscherteam berichtet in Nature über eine neue Methode, mit der zum ersten Mal die Talpolarisation in zentrosymmetrischen Bulk-Materialien auf eine nicht materialspezifische Weise erreicht wird. Diese „universelle Technik“…
Tumorzellen hebeln das Immunsystem früh aus
Neu entdeckter Mechanismus könnte Krebs-Immuntherapien deutlich verbessern. Tumore verhindern aktiv, dass sich Immunantworten durch sogenannte zytotoxische T-Zellen bilden, die den Krebs bekämpfen könnten. Wie das genau geschieht, beschreiben jetzt erstmals…
Immunzellen in den Startlöchern: „Allzeit bereit“ ist harte Arbeit
Wenn Krankheitserreger in den Körper eindringen, muss das Immunsystem sofort reagieren und eine Infektion verhindern oder eindämmen. Doch wie halten sich unsere Abwehrzellen bereit, wenn kein Angreifer in Sicht ist?…
