Wasser bei minus 263 Grad am Gefrieren gehindert

    11. April 2019, 06:30
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    Schweizer Forscher ahmen eine Eigenschaft von Bakterien auf künstlichem Weg nach

    Zürich – Schweizer Forscher haben einen ungewöhnlichen Weg gefunden, Wasser auch bei tiefsten Temperaturen davon abzuhalten, zu Eis zu werden. Selbst bei minus 263 Grad – also nur zehn Grad über dem absoluten Nullpunkt – gefriert das Wasser damit nicht. Stattdessen nehme es in einen glasartigen Zustand an, berichten sie im Fachblatt "Nature Nanotechnology".

    Die Methode

    Das Team um Raffaele Mezzenga von der ETH Zürich und Ehud Landau von der Uni Zürich entwarf und synthetisierte neuartige Fettmoleküle, die sich zu Membranen anordnen. Zusammen mit Wasser bilden diese ein weiches Material mit komplexer Struktur – eine sogenannte Lipid-Mesophase.

    Je nach Temperatur, Wassergehalt und Struktur der Fettmoleküle (Lipide) kann diese Lipid-Mesophase unterschiedliche Strukturen annehmen – beispielsweise ein Geflecht aus vernetzten, hauchfeinen Kanälen, deren Durchmesser weniger als einen Nanometer beträgt. In diesen engen Kanälen können sich die Wassermoleküle nicht in einer dreidimensionalen Gitterstruktur anordnen und somit auch kein Eis bilden.

    Vom Vorbild zur Anwendung

    Für die Entwicklung der Fettmoleküle ließen sich die Forscher von der Natur inspirieren: Manche Bakterien besitzen Membranen mit einer speziellen Klasse von Lipiden, die sich selbst organisieren und Wasser einschließen. Dies verleiht den Bakterien einen natürlichen Frostschutz.

    Anwenden ließe sich die neuartige Lipid-Mesophase insbesondere für die Forschung, wenn es darum geht, Biomoleküle möglichst in ihrem natürlichen Zustand auf tiefe Temperaturen abzukühlen. Die Bildung von Eiskristallen zerstört nämlich biologische Proben. Mit Hilfe der neuen Mesophase ließe sich die Struktur und Funktion großer Biomoleküle allenfalls leichter aufklären. (APA, red, 11. 4. 2019)

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