Eis und Wasser

Wasser auch bei tiefen Tempe­raturen flüssig

Innsbrucker Chemiker konnten gemeinsam mit Forschern der Universität Dortmund zeigen, dass bei Temperaturen nahe minus 150 Grad Celsius knapp über dem Glasübergang in hochdichtem, amorphem Eis flüssiges Wasser vorhanden sein kann.

Wasser weist trotz seiner einfachen molekularen Struktur viele erstaunliche Eigenschaften auf. Bei Temperaturen von etwa 100 Kelvin kann Wasser verschiedene glasartige Formen annehmen. Trotz intensiver Forschung ist jedoch bis heute unklar, ob bei so tiefen Temperaturen, weit unter dem Gefrierpunkt, flüssiges Wasser vorhanden sein kann oder nicht. „In der nun veröffentlichten Arbeit stellen wir einen neuen experimentellen Ansatz vor, der zur Lösung dieser kontroversen Frage beiträgt und mit dem wir zeigen können, dass sich Wasser knapp über der Glasübergangstemperatur wie eine Flüssigkeit verhält“, freut sich Thomas Lörting vom Institut für Physikalische Chemie.

Die Forscher untersuchten insbesondere die Thermodynamik einer Wasserform, die als expandiertes amorphes Eis mit hoher Dichte bekannt ist, einer festen Phase, die entsteht, indem man „gewöhnliches“ Eis bei niedrigen Temperaturen einem Druck von mehr als 1 Gigapascal aussetzt und nahe 0,2 Gigapascal erwärmt. „Basierend auf kalorimetrischen Experimenten und mittels dielektrischer Spektroskopie konnten wir feststellen, dass durch die Dotierung des Eises mit anderen Stoffen oder durch den Ersatz von Wasserstoff durch sein Isotop Deuterium der Glasübergang nicht wesentlich beeinflusst wird“, erzählt Lörting. „Diese und andere Beobachtungen deuten darauf hin, dass der Glasübergang vom Glas zur Flüssigkeit führt und keine bloße molekulare Neuorientierung ist.“

Diese Ergebnisse stellen eine grundlegende experimentelle Entdeckung dar, die die Existenz der umstrittenen flüssigen Phase von Wasser mit hoher Dichte unterstützt. Diese zweite flüssige Phase ist zentral für Theorien, die Wasseranomalien zu erklären versuchen.

Die Forschungen wurden unter anderem vom österreichischen Wissenschaftsfonds FWF und der Österreichischen Akademie der Wissenschaften finanziell unterstützt.

News aktuell – die neuesten Beiträge

weitere Beiträge

Nach oben scrollen