Chemische Wellenreiter

Montag, 18. Februar 2008, 6:01 • Rubrik Chemie, Technik.

Wenn die Brandung auf den Strand zu rollt, kann sie Wellenreiter über lange Strecken vor sich her schieben. Auf ganz ähnliche Weise lassen sich chemische Wellen als Transportmittel nutzen, haben japanische Forscher entdeckt. Eine durch ein Gefäß laufende Reaktionsfront kann demnach Papierschnipsel und anderes Frachtgut mit sich tragen.

Durch das gezielte Erzeugen gegenläufiger Wellen lässt sich dabei bestimmen, welche Route die Fracht nimmt und wo sie letztlich deponiert wird, berichten die Forscher um Kenichi Yoshikawa von der Universität Kyoto im “Journal of Physical Chemistry”. Dieses Prinzip könnte genutzt werden, um miniaturisierte Reaktions- und Analysesysteme anzutreiben, glauben die Forscher.

Für ihre Versuche nutzten Yoshikawa und Kollegen eine Reaktion, die Wissenschaftler seit vielen Jahrzehnten fasziniert. Bei dieser Belousov-Zhabotinsky-Reaktion wird eine organische Säure von zwei Oxidationsmitteln oxidiert, die gewissermaßen abwechselnd zu Werke gehen: Während das eine Oxidationsmittel das Zielmolekül angreift, regeneriert sich das andere. In einem flachen Gefäß äußert sich dieses Pendeln in chemischen Wellen, die mit einigen Millimetern pro Minute durch die Flüssigkeit laufen.

Yoshikawas Gruppe hatte entdeckt, dass diese Wellen durchaus eine mechanische Komponente haben: Die Oberflächenspannung der Flüssigkeit ist nämlich im Bereich der Wellenfront besonders hoch, sodass an der Oberfläche des Reaktionsgefäßes ständig etwas Flüssigkeit auf die Front zu strömt. Diese Konvektionsströme sind stark genug, um ein kleines Stück Papier an der Wellenfront zu fangen und von ihr durch das Gefäß tragen zu lassen, beobachteten die Forscher.

Bislang habe man die Wellen der Belousov-Zhabotinsky-Reaktion lediglich unter dem Blickpunkt der Informationsübertragung betrachtet, so Yoshikawa und Kollegen. “Die sich ausbreitende chemische Welle kann jedoch nicht nur als ‘Bote’, sondern auch als chemischer Antrieb betrachtet werden”, so die Wissenschaftler. Damit stelle sie das erste Beispiel einer direkten Kopplung von Information und Transportvorgängen dar.

Forschung: Takatoshi Ichino, Department of Intelligent Systems, School of Biology-Orientated Science and Technology, Kinki University, Wakayama; Hiroyuki Kitahata und Kenichi Yoshikawa, Department of Physics, Graduate School of Science, Kyoto University, und ICORP JST, Kyoto; und andere

Veröffentlichung Journal of Physical Chemistry, DOI 10.1021/jp7097922

WWW:
Department of Intelligent Systems, Kinki University
Yoshikawa Lab, Kyoto University
Belousov-Zhabotinsky-Reaktion
- Mechanismus
Grenzflächenspannung
Tube 6 – die perfekte Welle

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Miniflitzer mit chemischem Antrieb

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