Wissenschaftler der Universit?t Paderborn ver?ffentlichen Studie in ?Science Advances“
Wasser ist eine für das Leben essentielle Substanz. Vor allem seine gro?e W?rmekapazit?t macht Ozeane und Meere zu riesigen W?rmespeichern für die Regulierung des Erdklimas. In lebenden Organismen macht dieselbe Eigenschaft Wasser zu einem effizienten W?rmepuffer für die Funktion biochemischer Reaktionen. Eine zentrale Rolle spielen dabei sogenannte Wasserstoffbrückenbindungen. Der Energiefluss in dem komplexen Bindungsnetzwerk ist auf molekularer Ebene allerdings bislang nicht vollst?ndig untersucht worden. Wissenschaftlern der Universit?t Paderborn ist es nun gelungen, diese Bindungen nicht nur zu messen, sondern auch durch einen hochenergetischen Laser gezielt zu beeinflussen. Ihre Ergebnisse wurden jetzt in der renommierten wissenschaftlichen Fachzeitschrift ?Science Advances“ ver?ffentlicht.
?Prim?r geht es um die Frage, wie sich die durch einen Terahertz-Laser induzierte Energie in wasserstoffbrückengebundenen Flüssigkeiten verteilt, wie sich das kontrollieren und somit gezielt in chemischen Reaktionen nutzen l?sst. Ein einfaches Beispiel für solche Prozesse ist Wasser, das in der Mikrowelle erhitzt wird“, sagt Prof. Dr. Thomas Kühne vom Department Chemie, der die Studie zusammen mit seinem Kollegen Dr. Hossam Elgabarty durchgeführt hat.
Die Wissenschaftler haben mithilfe eines Terahertz-Lasers die komplexe Struktur des Netzwerks beeinflusst und damit die Strukturdynamik des Wassers bestimmt. Dazu Elgabarty: ?Um den molekularen Mechanismus der Energiedissipation, also quasi der Umwandlung in W?rme, aufzukl?ren und die Rolle der kollektiven intermolekularen Bewegungen in diesem Prozess zu verstehen, haben wir die Zeitskala der Energiedissipation und auch die St?rke der intermolekularen Wechselwirkungen bestimmt.“
Durch die Ergebnisse konnten die Chemiker au?erdem erstmalig Hinweise auf die zuvor bereits theoretisch vorhergesagte Asymmetrie des Wasserstoffbrückenbindungsnetzwerks liefern. ?Mithilfe des Lasers, der diese Asymmetrie wahrscheinlich gezielt hervorrufen kann, w?re es dann beispielsweise m?glich, ?on-water"-Reaktionen, die Gegenstand unseres ?GreenOnWaterCat“ ERC-Projekts sind, zu katalysieren“, so Kühne. Dabei handelt es sich um katalytische Prozesse, die auf Wasseroberfl?chen stattfinden. Wasser k?nnte somit nicht nur zu einem nachhaltigen, sondern auch besonders attraktiven L?sungsmittel für eine Vielzahl von relevanten Syntheseprozessen werden.
Zum Artikel: https://advances.sciencemag.org/content/6/17/eaay7074.full
Nina Reckendorf, Stabsstelle Presse und Kommunikation
