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Neues aus der Welt der Wissenschaft |
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Wasser aus dem Nanoröhrchen |
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| | | Seit winzige Röhrchen aus Kohlenstoff vor mehr als zehn Jahren von japanischen Physikern entdeckt wurden, steigt weltweit das Interesse an den technologischen Möglichkeiten der "Nanowunder". Jetzt haben Forscher die erstaunliche Entdeckung gemacht, dass Wassermoleküle die wasserabweisenden Kohlenstoff-Röhrchen passieren können. |
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Dies berichten der Chemiker G. Hummer von der University of Maine, Orono, USA und Kollegen in der aktuellen Ausgabe von "Nature".
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Durchfließendes Wasser |
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Die Chemiker hatten in Simulationen ein Kohlenstoff-Nanoröhrchen produziert und anschließend in ein Gefäß mit Wasser getaucht. Schon kurz darauf drang Wasser in das Kohlenstoffröhrchen ein und bildete eine Kette von fünf Wassermolekülen.
Doch was die Wissenschaftler noch mehr erstaunte war, dass die Wassermoleküle das Nanoröhrchen auf der anderen Seite wieder verließen: und zwar 17 Wassermoleküle pro Nanosekunde, die die Wissenschaftler am Ausgang des Röhrchens registrierten.
Der Wasserstrahl zeigte dabei ein interessantes Verhalten: er pulsierte beim Durchfließen des Röhrchens, wurde schwächer und dann wieder stärker und erreichte dabei bis zu 30 Moleküle Durchfluss pro Nanosekunde.
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Artikel in "Nature" unter " Water conduction through the hydrophobic channel of a carbon nanotube" (kostenpflichtig; Nature 414, 188-190; 2001)
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Nanoröhrchen aus Kohlenstoff
1991 entdeckte Sumio Iijima in Japan die aus einer oder mehreren zylinderförmigen Grafitlagen bestehenden Kohlenstoff-Nanoröhrchen. Bei ihnen sind die Kohlenstoffatome wie ein Gerüst von Sechsecken zu lang gestreckten Hohlzylindern geformt. Ihr Umfang beträgt nur einige Nanometer. Sie sind ausgesprochen reißfest, elastisch und ermüdungsfrei. Es sind ihre Eigenschaften, die die Elektronik revolutionieren könnten, denn sie haben bei kleinstem Durchmesser eine sehr hohe elektrische Leitfähigkeit. Darüber hinaus sind sie je nach Helizität (Richtung von Spin und Impuls zueinander) entweder metallisch und elektrisch leitend, oder halbleitend. Sie können sowohl als elektronische Bauteile wie als Drähte eingesetzt werden. |
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 Mehr zu Nanoröhrchen aus Kohlenstoff |
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Überraschende Ergebnisse |
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Die jetzt vorliegenden Ergebnisse stellen so manches "physikalische Dogma" auf den Kopf. Denn bisher galt als sicher, dass Wasser Kohlenstoff nicht benetzt, sondern von dessen Oberfläche abperlt, da Kohlenstoff ein wasserabweisendes Element ist.
Die neuen Daten könnten jedoch neue Erkenntnisse über den Stofftransport durch die Poren von Zellmembranen liefern.
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Pulsierende Wasserströme |
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Die Chemiker fanden auch heraus, warum der Wasserstrom pulsierte. Die Pulse entstehen dadurch, dass Wassermoleküle außerhalb des Röhrchens sich schubartig in Richtung der Röhrchenachse ausrichten.
Sie bilden sozusagen bereits eine Art Kette, um dann sofort von den Wassermolekülen im Röhrchen in dieses hineingesogen zu werden. So entsteht plötzlich ein Sog am Eingang des Nanoröhrchens, der einen plötzlichen und kräftigen Wasserschwall am Ausgang bewirkt.
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Für unmöglich gehalten |
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Obwohl die wissenschaftlichen Erklärungsmodelle lange einen Wasserstrom durch das Kohlenstoff-Nanoröhrchen für unmöglich gehalten haben, unterstützen die jetzt veröffentlichten Simulationen das scheinbar Unmögliche - Wasser im Wasser abweisenden Kohlenstoff-Nanoröhrchen.
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01.01.2010 |
