Wasser geht auf Abstand

An manchen Materialien perlt Wasser einfach ab, ohne sie zu benetzen. Was genau zwischen solchen wasserabweisenden Oberflächen und dem feuchten Nass vor sich geht, haben Stuttgarter Forscher jetzt im Detail untersucht. Ihren Messungen zufolge, bleibt das Wasser auf Abstand zu der Oberfläche, sodass sich eine deutliche Lücke zwischen beiden ausbildet.

Grafik: ESRF

“Hydrophobe Oberflächen sind von besonderem Interesse, da sie viele Phänomene in Biologie und Technik kontrollieren”, erläutern die Forscher um Harald Reichert vom Max-Planck-Institut für Metallforschung. Ungeachtet dieser Bedeutung seien die mikroskopischen Details der Wechselwirkung zwischen Abweisendem und Abgewiesenem bislang nicht geklärt.

Reichert und Kollegen rückten dem Problem an der europäischen Quelle für Synchrotronstrahlung in Grenoble zuleibe. Die Forscher spickten ein Siliziumplättchen mit einer Schicht stark wasserabweisender Kohlenwasserstoffschwänze und gaben darauf extrem reines Wasser. Dann strahlten sie hochenergetische Röntgenstrahlung unter unterschiedlichen Winkeln auf das Plättchen und registrierten, wie viel Strahlung jeweils reflektiert wurde. Aus diesen Daten konnten sie auf die Materiedichte über dem Plättchen schließen.

Das Resultat: Zwischen der Kohlenwasserstoffschicht und dem Wasser klafft eine 0,1 bis 0,6 Nanometer weite Lücke - entsprechend dem Durchmesser von mehreren Wasserstoffatomen oder dem mittleren Abstand eines Wassermoleküls zu seinen Nachbarn. Erstaunlicherweise wird diese Lücke nicht messbar schmaler oder weiter, wenn verschiedene Gase oder Salzsäure in dem Wasser gelöst sind, berichteten die Forscher kürzlich in den “Proceedings of the National Academy of Sciences”. Eigentlich habe man erwarten können, dass sich zumindest unpolare Gase in der Lücke ansammeln und sie regelrecht aufblähen würden.

Forschung: Markus Mezger, Harald Reichert, Sebastian Schöder und Helmut Dosch, MPI für Metallforschung, Stuttgart, Institut für Theoretische und Angewandte Universität Stuttgart, und European Synchrotron Radiation Facility, Grenoble; und andere

Veröffentlichung PNAS, DOI 10.1073/pnas.0608827103

WWW:
Max-Planck-Institut für Metallforschung
- Abteilung Dosch
European Synchrotron Radiation Facility
Stoffliche Eigenschaften von Wasser

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Wasser abweisendes Wasser