Faraday Horizon Preis für n-Aqua
Für Entdeckungen, die aufzeigen, wie sich die Struktur und Dynamik von Wasser unter nanoskaligen Einschränkungen und an niedrigdimensionalen Grenzflächen verändern.
Das n-AQUA-Team (eine Kooperation zwischen dem Max-Planck-Institut für Polymerforschung, dem CNRS und der Universität Cambridge) untersucht, was mit Wasser geschieht, wenn es in Räume eingeschlossen wird, die so klein sind, dass nur wenige Moleküle hineinpassen. Auf dieser Skala verhält sich Wasser nicht mehr wie die uns vertraute Flüssigkeit, die wir täglich erleben. Es kann auf unerwartete Weise fließen, seine innere Struktur neu ordnen und ganz anders auf seine Umgebung reagieren.
Um dies zu verstehen, kombiniert das Team drei sich ergänzende Ansätze. Es misst, wie sich Wasser durch extrem kleine Kanäle bewegt, nutzt fortschrittliche laserbasierte Methoden, um zu untersuchen, wie Wassermoleküle an Grenzflächen schwingen und sich organisieren, und entwickelt theoretische Modelle, die diese Verhaltensweisen auf atomarer Ebene beschreiben. Durch die Zusammenführung dieser Perspektiven wird ein direkter Zusammenhang zwischen dem Fließverhalten von Wasser, seiner Struktur und der kollektiven Wechselwirkung seiner Moleküle hergestellt.
Der entscheidende Fortschritt des Teams besteht darin, aufzuzeigen, dass der Wassertransport auf dieser Skala nicht nur von der Größe des Kanals bestimmt wird, sondern auch davon, wie sich Gruppen von Wassermolekülen gemeinsam bewegen und mit dem sie umgebenden Material interagieren. Das bedeutet, dass der Wasserfluss in nanoskopischen Systemen grundsätzlich durch die Steuerung dieser kollektiven Molekülbewegungen reguliert werden kann.
Dies verändert die Sichtweise der Wissenschaftler auf Wasser im Kleinstmaßstab. Anstatt es als einfache Flüssigkeit zu betrachten, kann es als dynamisches System angesehen werden, dessen Verhalten verstanden und potenziell gesteuert werden kann. Langfristig könnte dies zu effizienteren Technologien zur Wasseraufbereitung und -entsalzung, zu verbesserten Energiesystemen, die auf Protonentransport basieren, sowie zu neuen Materialien führen, die die Bewegung von Wasser durch sie hindurch präzise regulieren.
