WISSENSCHAFT UND BILDUNG
Forscher erzeugen kleinste Schneeflocke der Welt
Baku, den 25.September (AZERTAG). Aus einem formlosen Molekül-Wust haben Forscher das winzigste Eiskristall hergestellt - es besteht aus nur 475 Molekülen. Für die Entstehung der Rekord-Schneeflocke musste Wasserdampf auf unter 150 Grad minus gekühlt werden.
Wie viele Wassermoleküle müssen sich mindestens zusammenfügen, damit ein echter, vollständiger Kristall entsteht? Bislang lag das Minimum bei 1000 Molekülen. Forscher aus Göttingen und Prag haben nun jedoch eine Schneeflocke hergestellt, die aus nur 475 Moleküle besteht. Im Fachmagazin „Science“ haben Udo Buck vom Max-Planck-Institut für Dynamik und Selbstorganisation und seine Kollegen ihre Studie veröffentlicht.
In einem perfekten Eiskristall fügen sich die Moleküle zu einem sechseckigen Raumgitter zusammen. Diese sogenannte sechszählige Symmetrie ist auch bei Schneeflocken zu beobachten. Die neue Untergrenze bestimmten die Forscher um Thomas Zeuch von der Universität Göttingen mit einem Experiment, das vom Max-Planck-Forscher Udo Buck entwickelt wurde. Dabei entsteht Eis nicht aus flüssigem Wasser, sondern bei Temperaturen von minus 180 bis 150 Grad aus Wasserdampf.
Die Forscher haben bei ihren Experimenten quasi zugeschaut, wie sich die anfangs ungeordneten Moleküle Schritt für Schritt zu einem Kristall verbunden haben. „Bei 275 Wassermolekülen geht es los“, sagt Buck, „und bei 475 Molekülen ist der Kristall vollständig fertig.“ Unterhalb der kritischen Zahl bildeten die Moleküle der ein eher unordentliches, amorphes Raumgitter.
Um die Molekülcluster beobachten zu können, konnten die Forscher nicht mit den sonst üblichen Röntgenstrahlen arbeiten. Doch Signale seien zu schwach für die genaue Untersuchung der kleinen Strukturen, erklärte Thomas Zeuch. Stattdessen arbeitete sein Team mit der sogenannten Infrarotspektroskopie. Damit werden die Schwingung zwischen dem Sauerstoffatom und dem Wasserstoffatom eines Moleküls untersucht.