Wissen: Kristall dehnt sich unter Druck aus

Ein einfacher Kristall aus Wasser und Methanol verhält sich seltsam. Anders als andere Materialien dehnt er sich in einer bestimmten Richtung unter Druck aus und zieht sich bei Erwärmung zusammen. Über den Kristall berichten Dominic Fortres vom University College London und Kollegen im Fachblatt „Science“.

Die Wissenschaftler stießen zufällig auf dessen Eigenschaften, als sie Materialien des äußeren Sonnensystems untersuchten. Methanol und Wasser sollen wichtige Bestandteile dessen sein, was Eisvulkane auf den Monden des Jupiter oder Saturns auswerfen. In dem Kristall verketten sich die Wassermoleküle mittels Wasserstoffbrückenbindungen zu parallelen Fäden. Diese werden ebenfalls über Wasserstoffbrückenbindungen von Methan-Molekülen zusammengehalten, so dass eine Schicht entsteht, die einem Fischernetz ähnelt. Der Kristall besteht aus vielen Schichten dieser Netze.

Mithilfe einer Methode namens Neutronenstreuung zeigten die Forscher, dass sich der Kristall in der Richtung senkrecht zu den Netzen ausdehnt, wenn er von allen Seiten gedrückt wird. Bei Erwärmung zieht er sich in dieser Richtung zusammen. In den beiden anderen Richtungen verhält sich das Material normal.

Die räumliche Struktur der Bindungen zwischen den Molekülen ähnelt einem faltbaren Weinregal, erläutern die Autoren. Wenn dieses gedrückt wird, klappt es zusammen, wobei es zwar flach, gleichzeitig aber auch breiter wird. crm