Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Das strukturelle Gedächtnis von Wasser bleibt auf einer Pikosekunden Zeitskala bestehen

18.09.2015

Ultraschnelle Schwingungsspektroskopie zeigt auf, dass Wasser langlebige lokale Strukturen bildet.

Ein Team von Wissenschaftlern am Max-Planck-Institut für Polymerforschung (MPI-P) in Mainz und am FOM Institut AMOLF in den Niederlanden hat lokale Strukturen in Wasser untersucht. Die Forscher konnten zeigen, wie schnell Wassermoleküle ihre lokale Bindungskonfiguration ändern.


Die Lebensdauer von lokalen Wasserstrukturen kann mit ultrakurzen Laserpulsen bestimmt werden.

© Yuki Nagata / MPI-P

Mit Hilfe neuartiger ultraschneller Schwingungsspektroskopie erhielten die Wissenschaftler neue Einblicke in die grundlegenden Eigenschaften von Wasser. Sie fanden auch heraus, wieso Wasser im Vergleich zu anderen Flüssigkeiten derart einzigartig ist. Ihre Studie wurde jetzt in der wissenschaftlichen Fachzeitschrift „Nature Communications“ veröffentlicht.

Durch eine neuartige Kombination von ultraschnellen Laser-Experimenten konnten die Forscher zeigen, dass lokale Strukturen in Wasser länger als eine Pikosekunde fortbestehen, wobei eine Pikosekunde (ps) ein Billionstel einer Sekunde (10-12 Sekunden) ist. Diese Beobachtung verändert die generelle Wahrnehmung von Wasser als Lösungsmittel entscheidend.

„Die Erdoberfläche besteht aus 71 % Wasser. Ein Großteil der chemischen und biologischen Reaktionen findet auf der Erde in Wasser oder an Wassergrenzflächen in Meeren oder Wolken statt. Deswegen ist es extrem wichtig, wie sich Wasser dort auf molekularer Ebene verhält. Unsere Ergebnisse zeigen, dass Wasser auf molekularer Ebene sehr heterogen ist und aus unterschiedlichen lokalen Strukturen besteht, welche höchstwahrscheinlich sehr wichtig sind“ sagt Mischa Bonn, Direktor am MPI-P.

Wasser ist eine einzigartige Flüssigkeit und ist äußerst dynamisch. Wassermoleküle bewegen sich extrem schnell, was sie einzeln auf einer Pikosekunden Zeitskala ununterscheidbar macht.

Die Existenz sehr kurzlebiger lokaler Strukturen war bekannt, damit sind zum Beispiel zwei benachbarte Wassermoleküle mit sehr kurzem oder sehr langem Abstand gemeint. Jedoch wurde allgemein angenommen, dass einzelne Wassermoleküle ihr Gedächtnis an diese Struktur in weniger als 0,1 ps verlieren.

Der Beweis für relativ langlebige lokale Strukturen gelang durch Untersuchung der Schwingung der Sauerstoff-Wasser Bindungen in Wasser. Dazu benutzten die Forscher ultraschnelle Infrarotspektroskopie und untersuchten vor allem Wassermoleküle, die sehr schwache (oder auch starke) Bindungen zu benachbarten Molekülen eingehen.

Sie konnten beobachten, dass die Wassermoleküle mit schwachen Bindungen eine viel längere Schwingungslebensdauer aufweisen (bis zu ca. 1 ps) als diejenigen, die stark gebunden (bis zu ~ 0,2 ps) sind. Anders ausgedrückt: die schwachen Bindungen von Wassermolekülen bleiben über einen bemerkenswert langen Zeitraum bestehen, d.h. sie behalten ihren großen Abstand zu benachbarten Molekülen.

Weitere Informationen:

http://www.mpip-mainz.mpg.de/strukturelle_Gedaechtnis_von_Wasser - Pressemitteilung und Originalpublikation
http://www.mpip-mainz.mpg.de/88687/Dr_Johannes_Hunger - Information über Dr. Hunger und seine Forschung
http://www.mpip-mainz.mpg.de/ - Max-Planck-Institut für Polymerforschung

Natacha Bouvier | Max-Planck-Institut für Polymerforschung

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Die steifsten Leichtbaumaterialien überhaupt
12.12.2018 | Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH Zürich)

nachricht Künstliches Perlmutt nach Mass
12.12.2018 | Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH Zürich)

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Data use draining your battery? Tiny device to speed up memory while also saving power

The more objects we make "smart," from watches to entire buildings, the greater the need for these devices to store and retrieve massive amounts of data quickly without consuming too much power.

Millions of new memory cells could be part of a computer chip and provide that speed and energy savings, thanks to the discovery of a previously unobserved...

Im Focus: Quantenkryptographie ist bereit für das Netz

Wiener Quantenforscher der ÖAW realisierten in Zusammenarbeit mit dem AIT erstmals ein quantenphysikalisch verschlüsseltes Netzwerk zwischen vier aktiven Teilnehmern. Diesen wissenschaftlichen Durchbruch würdigt das Fachjournal „Nature“ nun mit einer Cover-Story.

Alice und Bob bekommen Gesellschaft: Bisher fand quantenkryptographisch verschlüsselte Kommunikation primär zwischen zwei aktiven Teilnehmern, zumeist Alice...

Im Focus: An energy-efficient way to stay warm: Sew high-tech heating patches to your clothes

Personal patches could reduce energy waste in buildings, Rutgers-led study says

What if, instead of turning up the thermostat, you could warm up with high-tech, flexible patches sewn into your clothes - while significantly reducing your...

Im Focus: Tödliche Kombination: Medikamenten-Cocktail dreht Krebszellen den Saft ab

Zusammen mit einem Blutdrucksenker hemmt ein häufig verwendetes Diabetes-Medikament gezielt das Krebswachstum – dies haben Forschende am Biozentrum der Universität Basel vor zwei Jahren entdeckt. In einer Folgestudie, die kürzlich in «Cell Reports» veröffentlicht wurde, berichten die Wissenschaftler nun, dass dieser Medikamenten-Cocktail die Energieversorgung von Krebszellen kappt und sie dadurch abtötet.

Das oft verschriebene Diabetes-Medikament Metformin senkt nicht nur den Blutzuckerspiegel, sondern hat auch eine krebshemmende Wirkung. Jedoch ist die gängige...

Im Focus: Lethal combination: Drug cocktail turns off the juice to cancer cells

A widely used diabetes medication combined with an antihypertensive drug specifically inhibits tumor growth – this was discovered by researchers from the University of Basel’s Biozentrum two years ago. In a follow-up study, recently published in “Cell Reports”, the scientists report that this drug cocktail induces cancer cell death by switching off their energy supply.

The widely used anti-diabetes drug metformin not only reduces blood sugar but also has an anti-cancer effect. However, the metformin dose commonly used in the...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Tagung 2019 in Essen: LED Produktentwicklung – Leuchten mit aktuellem Wissen

14.12.2018 | Veranstaltungen

Pro und Contra in der urologischen Onkologie

14.12.2018 | Veranstaltungen

Konferenz zu Usability und künstlicher Intelligenz an der Universität Mannheim

13.12.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Tagung 2019 in Essen: LED Produktentwicklung – Leuchten mit aktuellem Wissen

14.12.2018 | Veranstaltungsnachrichten

Rittal heizt ein in Sachen Umweltschutz - Rittal Lackieranlage sorgt für warme Verwaltungsbüros

14.12.2018 | Unternehmensmeldung

Krankheiten entstehen, wenn das Netzwerk von regulatorischen Autoantikörpern aus der Balance gerät

14.12.2018 | Medizin Gesundheit

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics