(openPR) „Indem wir verstehen, wie Wasser mit der Calcit-Oberfläche wechselwirkt, können wir wichtige naturwissenschaftliche und gesellschaftlich relevante Fragen besser beantworten – von Klimaschutz über Umweltschutz bis hin zur Entwicklung neuer Materialien“, erklärt der Osnabrücker Physiker Dr. Philipp Rahe.
Mit einer besonders empfindlichen Technik, der hochaufgelösten Rasterkraftmikroskopie, ist es den Osnabrücker Forschern gelungen, die Anordnung und Orientierung von einzelnen Wassermolekülen auf der Oberfläche von Calcit abzubilden. Hierzu wird eine atomar scharfe Spitze, an deren Endpunkt ein einzelnes Kohlenstoffmonoxid-Molekül gebunden ist, in die Nähe der wasserbedeckten Calcit-Oberfläche gebracht. Die auf diese Spitze wirkende Kraft ist sehr lokal verursacht und ermöglicht Messungen mit extrem hoher Empfindlichkeit und Auflösung auf subatomarer Skala. Durch zeilenweises Abfahren der Oberfläche werden diese Kräfte kartiert und dadurch ein Abbild der atomaren Struktur erstellt.
„Bei den Experimenten an einzelnen Wassermolekülen machten wir sehr früh die Beobachtung, dass es zwei Typen von Wassermolekülen auf der Calcit- Oberfläche zu geben scheint. Dies war erstaunlich, da in der Literatur bislang kein Unterschied zwischen diesen Wassermolekülen bei einer geschlossenen Wasserlage beobachtet wurde“ sagt Dr. Rahe, in dessen Nachwuchsgruppe „Molekulare Quantenstrukturen“ am Institut für Physik die Experimente durchgeführt wurden. „Wir mussten erst in Vorexperimenten einige Entwicklungen durchführen, wie zum Beispiel einen besonderen Probenhalter und spezielle Messprotokolle, um diese Untersuchungen von einzelnen Wassermolekülen machen zu können“ ergänzt Dr. Jonas Heggemann, der Erstautor der Studie.
Das Projekt wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft sowie von der Universität Osnabrück unterstützt.
wissenschaftliche Ansprechpartner: Dr. Philipp Rahe, Universität Osnabrück Institut für Physik E-Mail:
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