Wasser an Grenzflächen

Wasser hat eine sehr einfache chemische Struktur, die aus einem Sauerstoffatom besteht, das mit zwei Wasserstoffatomen verbunden ist. Wenn jedoch mehrere Wassermoleküle zusammenkommen, sind ihre Eigenschaften nur schwer vorherzusagen, wenn man die Struktur eines einzelnen Moleküls zugrunde legt.

An unserem Institut untersuchen wir Wasser auf verschiedenen Längenskalen: Auf der molekularen Ebene sind wir besonders daran interessiert, Fragen zu beantworten wie: 

  • Wie interagieren und reagieren Wassermoleküle mit festen Oberflächen?
  • Wie verdunsten sie?
  • Wie schmilzt Eis? 
  • Wie wird die Faltung eines Proteins oder eines Polymers durch das umgebende Wasser beeinflusst?
  • Unterscheiden sich die Eigenschaften von Wasser in einem engen Volumen von denen in großen Mengen?
  • Wie können einige Materialien ein schnelleres Einfrieren des Wassers bewirken?

Auf der makroskopischen Längenskala untersuchen wir die Benetzungseigenschaften von Wasser und anderen Flüssigkeiten auf Oberflächen. Während die Benetzung von reinen, einfachen Flüssigkeiten auf idealen Oberflächen gut verstanden ist, ist die Benetzung von flüssigen Lösungen, Mischungen, Dispersionen oder Emulsionen auf strukturierten, heterogenen, weichen oder reaktiven Oberflächen nicht möglich.

In einem eher anwendungsorientierten Kontext geht es uns darum, unter mikroskopischen Gesichtspunkten zu verstehen, wie man die Leistung von organischen Halbleitern verbessern kann, die oft von der Anwesenheit von Wasser beeinflusst werden.

Um diese Fragen zu beantworten, entwickeln und wenden wir neue experimentelle und theoretische Techniken an. Die Lösung dieser Rätsel hat weitreichende Auswirkungen, die von der Biologie bis zur Elektronik, von der Landwirtschaft bis zu biomedizinischen Anwendungen sowie von Batterien bis zur Atmosphärenforschung reichen.

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