Die verborgene Welt der Solvathüllen

Wenn sich Stoffe in einer Flüssigkeit lösen, bildet sich eine Solvathülle, eine Schicht von Lösungsmittelmolekülen, die die gelösten Teilchen umgibt. Die Lösungsmittelmoleküle, die diese Solvathüllen bilden, können völlig andere Eigenschaften als die freien Lösungsmittelmoleküle annehmen. Das Studium dieser Solvathüllen war bislang aufgrund ihrer komplexen Natur und der Schwierigkeit, gezielt die Lösungsmittelmoleküle, die die Solvathüllen bilden, und nicht die vielen anderen Lösungsmittelmoleküle zu untersuchen, eine große Herausforderung.

Ein Forschungsteam des Fritz-Haber-Instituts, der Sorbonne-Universität und der Universität Uppsala hat jetzt eine neuartige Methode entwickelt, um schwer fassbaren Solvathüllen mit einem Prozess zu untersuchen, der als resonanter intermolekularer Coulomb-Zerfall ICD bezeichnet wird. Die Methode besteht darin, die Moleküle mit Röntgenstrahlen zu erregen und zu beobachten, wie sie während des Zerfallsprozesses mit ihren Nachbarn interagieren. Auf diese Weise können die Wissenschaftler detaillierte Einblicke in die Eigenschaften der Solvathülle gewinnen.

Die Studie zeigte, dass ein spezifischer ICD-Prozess ein starker Indikator für die Bildung von Ionenpaaren ist. Ionenpaare sind Paare geladener Teilchen, die in vielen chemischen Reaktionen eine entscheidende Rolle spielen. Den Forschern gelang es außerdem, die Elektronenbindungsenergien von Wassermolekülen in der ersten Solvathülle zu messen. Das ist ein bedeutender Erfolg, da diese Messungen zuvor nicht möglich waren.

Das Verständnis von Solvathüllen ist für eine Vielzahl wissenschaftlicher Bereiche von entscheidender Bedeutung, darunter Chemie, Biologie, Materialwissenschaften, Atmosphärenwissenschaften und Elektrochemie. Die neue Methode bietet Wissenschaftlern ein leistungsstarkes Werkzeug, um diese Hüllen im Detail zu untersuchen, was für diese breiten wissenschaftlichen und ingenieurtechnischen Bereiche von Bedeutung ist.

FHI / RK