13.08.2019
Wasserstoffbrücken und Dispersion: schwache Kräfte - starke Wirkung
Welche Kräfte wirken in ionischen Flüssigkeiten? Diese elementare Frage können die Physikochemiker Ralf Ludwig und Sergey Verevkin von der Universität Rostock nun beantworten. Mit ausschließlich thermodynamischen Methoden gelang ihnen eine genaue Bestimmung der Wechselwirkung zwischen den geladenen Teilchen.
Neben den Coulomb-Kräften spielen besonders Wasserstoffbrücken und die eher schwachen Dispersionskräfte eine wichtige Rolle für die Eigenschaften dieser besonderen Flüssigkeiten.
Die gemeinsame Arbeit der Physikochemiker erscheint in der renommierten Zeitschrift "Angewandte Chemie". Gleichzeitig wird die Koproduktion mit einem Cover gewürdigt. "Darauf sind wir sehr stolz, denn weniger als fünf Prozent der veröffentlichten Arbeiten werden so ausgezeichnet", erklären Verevkin und Ludwig unisono.
Thema der Arbeit sind Ionische Flüssigkeiten, die ausschließlich aus geladenen Teilchen bestehen, aber im Gegensatz zu Kochsalz bei Raumtemperatur flüssig sind. Diese neuen flüssigen Materialien besitzen interessante Eigenschaften, die für einen möglichen industriellen Einsatz gesteuert werden können.
Die Rostocker Physikochemiker haben nun herausgefunden, aus welchen Beiträgen sich die Wechselwirkung zwischen den Ionen zusammensetzt. Die besondere Herausforderung bestand darin, sogenannte Wasserstoffbrücken und Dispersionswechselwirkungen in einer Flüssigkeit getrennt zu bestimmen.
"Eigentlich sind Dispersionskräfte zwischen Molekülen oder Atomen sehr schwach", erklärt Professor Ludwig. Dennoch können sie große Stärke zeigen. So kann ein Gecko ohne Saugnäpfe, aber mit Millionen feiner Härchen an den Füßen an spiegelglatten Oberflächen haften. Ziel der Forscher ist es, diese Kräfte zu bestimmen und gezielt zu nutzen. Die schwachen Dispersionskräfte seien lange unterschätzt worden, sagt Ludwig. Heute wisse man, dass sie eine fundamentale Triebkraft für molekulare Aggregation darstellen und der Grund für die Stabilität vieler ungewöhnlicher Moleküle sind. Eine wichtige Rolle spielen die Dispersionskräfte auch bei der molekularen Erkennung, der Proteinfaltung oder der Enzymkatalyse.
Quelle: Universität Rostock