Wenn Wasser nie zu Eis wird
Die Wissenschaftler um Raffaele Mezzenga von der ETH Zürich und Ehud Landau von der Uni Zürich entwarfen und synthetisierten neuartige Fettmoleküle, die sich zu Membranen anordnen. Zusammen mit Wasser bilden diese ein weiches Material mit komplexer Struktur - eine sogenannte Lipid-Mesophase, wie die beiden Hochschulen mitteilten.
Peter Rüegg / ETH Zürich
Modell der neuartigen Lipid-Mesophase
Je nach Temperatur, Wassergehalt und Struktur der Fettmoleküle (Lipide) kann diese Lipid-Mesophase unterschiedliche Strukturen annehmen - beispielsweise ein Geflecht aus vernetzten, hauchfeinen Kanälen, deren Durchmesser weniger als einen Nanometer beträgt.
Glasartiges Wasser
In diesen engen Kanälen können sich die Wassermoleküle nicht in einer dreidimensionalen Gitterstruktur anordnen und somit auch kein Eis bilden. Selbst bei minus 263 Grad - also nur zehn Grad über dem absoluten Nullpunkt - gefror das Wasser nicht. Stattdessen wurde das Wasser glasartig.
Die Studie
”Soft biomimetic nanoconfinement promotes amorphous water over ice”, Nature Nanotechnology, 8.4.2019
Für die Entwicklung der Fettmoleküle ließen sich die Forscher von der Natur inspirieren: Gewisse Bakterien besitzen Membranen mit einer speziellen Klasse von Lipiden, die sich selbst organisieren und natürlicherweise Wasser einschließen. Dies verleiht den Bakterien einen natürlichen Frostschutz.
Anwenden ließe sich die neuartige Lipid-Mesophase insbesondere für die Forschung, wenn es darum geht, Biomoleküle möglichst in ihrem natürlichen Zustand auf tiefe Temperaturen abzukühlen. Die Bildung von Eiskristallen zerstört nämlich biologische Proben. Mit Hilfe der neuen Mesophase ließe sich die Struktur und Funktion großer Biomoleküle allenfalls leichter aufklären.
science.ORF.at/APA/sda