Gesundheit : Genauer Blick auf fließende Grenzen

Paul Janositz

Manchmal ist das Nass willkommen. Im Sommer beim Baden oder im Garten zum Gießen. Wenn es aber nervt, nass zu werden, zieht man wasserdichte Jacken an. Ein internationales Team um Harald Reichert vom Max-Planck-Institut für Metallforschung in Stuttgart hat es nun interessiert, was an der Grenze zwischen Wasser und der Feuchtigkeit abweisenden (hydrophoben) Schicht passiert. Über die mit einer weltweit einmaligen Messmethode gewonnenen Einblicke berichten die Forscher jetzt online im amerikanischen Fachjournal „PNAS“.

„Zuerst wollten wir wissen, wie groß der Spalt zwischen den Wassermolekülen und der Oberfläche ist“, sagt Reichert. Bisher war es nicht gelungen, diesen winzigen Abstand genau zu messen. Die Physiker versiegelten zunächst eine zwei Zentimeter lange Probe aus Siliziumoxid mit Octadecyltrichlorsilan (OTS). Die Wasser abweisende Schicht war nur ein Molekül dick. „Wir legten die Probe in hochreines Wasser“, sagt Reichert. Hochrein bedeutet, dass die Flüssigkeit vollständig von organischen oder anorganischen Ionen befreit war.

Diese Probe sollte nun mit hochenergetischen Röntgenstrahlen beschossen werden. „Wir haben unseren Versuch an der Europäischen Synchrotronstrahlungsquelle (ESRF) im französischen Grenoble aufgebaut“, erklärt Reichert. Für die Messung hatte sich der Physiker eine neue Methode ausgedacht, die den Namen „HEMD“ (Hochenergie Mikro Diffraktion) erhielt. Die Reflexion des Röntgenstrahls ergab, dass die Wassermoleküle bis auf 0,2 bis 0,6 Nanometer (millionstel Millimeter) an die hydrophobe Schicht herankommen. Das entspricht etwa der Größe eines Wassermoleküls.

Die Ergebnisse sind auch für biologische Prozesse interessant. Denn Körperzellen werden durch Poren mit Energie und Nahrung versorgt. So strömen gelöste Kalzium-Ionen durch winzige Kanäle. Der Fluss kann an- und abgeschaltet werden. Den physikalischen Vorgängen an der Grenze zwischen Pore und Flüssigkeit will das Team um Reichert auf die Spur kommen.

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