Wasser kann überraschend lange Molekülketten bilden

4. September 2008, 12:23
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Bis zu einer Million Moleküle können sich beim Durchgang durch Nanoröhren aneinander hängen

Wien - Üblicherweise bewegen sich Moleküle in flüssigem Wasser eher chaotisch. Die H2O-Moleküle können aber auch sehr "diszipliniert" funktionieren: beim Durchgang durch sehr dünne Nano-Röhren schließen sie sich zu regelmäßigen und überaus langen Ketten zusammen. Die Bildung solcher Wasserketten berechneten die Forscher Christoph Dellago, Jürgen Köfinger, beide von der Fakultät für Physik der Universität Wien, und Gerhard Hummer vom NIH in Bethesda (Maryland, USA) in einem vom Wissenschaftsfonds FWF unterstützten Projekt.

Die Wissenschafter waren von der Länge überrascht, welche die Ketten annehmen können: 0,1 Millimeter - was im atomaren Bereich eine gewaltige Dimension darstellt, immerhin sind Dinge dieser Größenordnung noch mit freiem Auge wahrnehmbar. Wenn man bedenkt, dass ein Wassermolekül nur rund 0,3 Nanometer (millionster Teil eines Millimeters) groß ist, so hängen in diesen Wasserketten bis zu einer Million Moleküle aneinander. Sie sind dabei völlig geordnet und nicht unterbrochen, erklärt Dellago.

Stabile Wasserstoffbrücken

Die Ergebnisse der Computersimulationen haben nicht zuletzt Konsequenzen auch für die biologische Forschung. Denn Nanoröhren treten in biologischen Systemen häufig auf, etwa in Form von Poren in Membranen. "Die Molekülketten sind sehr gute Leiter für Protonen", so Dellago. Damit beeinflussen sie auch den Wasserhaushalt und elektrische Potenziale von Zellen.

Zusammengehalten werden die Ketten über sogenannte Wasserstoffbrücken: Diese treten auch in frei fließendem, flüssigen Wasser auf, allerdings nur als kurze und instabile Brücken. Ansonsten wirbeln die Moleküle einzeln umher und stoßen auch aneinander. (APA/red)

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