Der "chaotische" Ablauf chemischer Reaktionen lässt sich zähmen

17. Mai 2001, 21:38
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Berliner Wissenschafter wenden eine neue Methode an: "globale, verzögerte Rückkopplung"

Washington/Berlin - Berliner Wissenschafter haben das Chaos in chemischen Reaktionen ein Stück weit gezähmt. Dies könnte eine große Bedeutung für die Entwicklung von Autokatalysatoren, die Biotechnik, aber auch für die Klimaforschung haben. Mit Hilfe der Methode könnten Reaktionen in eine Richtung gelenkt werden, so dass mehr von einem gewünschtem Produkt entstehe, berichtete der Leiter der Forscher, Prof. Gerhard Ertl. Das Team vom Berliner Fritz-Haber-Institut der Max-Planck-Gesellschaft hatte zunächst die Reaktion von Sauerstoff und Kohlenmonoxid unter Kontrolle gebracht und gezielt gesteuert. Das US-Wissenschaftsmagazin "Science" veröffentlicht die Arbeit in der Ausgabe vom Freitag (Bd. 292, S. 1357).

Die Forscher nutzten eine Vakuumkammer. Bei 200 Grad Celsius hafteten dort Sauerstoffatome und Kohlenmonoxidmoleküle auf einer Platinoberfläche. "Vermischen sich die beiden Gase unter einem bestimmten Druck, entstehen auf der Platinfläche unterschiedliche zweidimensionale Muster", erklärte Mitautor Harm (rpt Harm) Hinrich Rotermund. Mit einem Photoemissions-Elektronenmikroskop (PEEM) werde diese Reaktion beobachtet. Die Gebiete, in denen sich mehr Sauerstoff anreichere, seien dabei dunkler als jene mit Kohlenmonoxid.

Werde ein bestimmtes Muster im Mikroskop erkennbar, gebe dieses nach kürzester Zeit ein Signal an ein Ventil, welches den Kohlenmonoxid-Druck in der Kammer ändere. Durch die Druckveränderung wiederum ändere sich die chemische Reaktion und damit auch das sichtbare Muster. Aus einer Spirale etwa wurden bei den Versuchen des Forscherteams schachbrettartige Muster. Die Zeit, nach der das Signal jeweils gegeben wird, könne von den Forschern beliebig verändert werden. Darüber hinaus könne jedes neu entstehende Muster als Signal genutzt werden. Dadurch nähmen die Forscher Einfluss auf die chemische Reaktion und kontrollierten sie.

Ihr Kontrollkonzept bezeichnen die Max-Planck-Forscher als "globale, verzögerte Rückkopplung". Die Methode verkörpere den jüngsten Fortschritt auf dem Gebiet der so genannten Kontrolltheorie, die ursprünglich für industrielle und militärische Zwecke entwickelt wurde. (APA/dpa)

Fritz Haber-Institut Science, Bd. 292, S. 1357
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