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Physikalische Chemie: Ausgezeichnet: Höhere Waschkraft durch Neutronenforschung



Erwin Schrödinger ist nicht nur der "Vater der Wellenmechanik". Der Physiker spielte auch bei einer weiteren wissenschaftlichen Revolution des 20. Jahrhunderts den Geburtshelfer: Er entwickelte die Idee, dass genetische Information in Makromolekülen gespeichert wird – also das Konzept der DNA, das die Biologie nachhaltig prägte.

Schrödingers interdisziplinärer Brillanz fühlt sich auch der nach ihm benannte Wissenschaftspreis des Stifterverbandes verpflichtet, der in diesem Jahr an ein fünfköpfiges Team von Physikern und Chemikern geht: Jürgen Allgaier, Gerhard Gompper und Dieter Richter vom Institut für Festkörperforschung des Forschungszentrums Jülich sowie Thomas Sottmann und Reinhard Strey vom Institut für Physikalische Chemie der Universität zu Köln.

Die Preisträger fanden auf ungewöhnlichem Wege eine Lösung für ein altes Problem. Mit Hilfe eines Neutronen-Streuexperiments erarbeiteten sie die Wissensbasis, mit der sich nun die schwierige Vermischung von Öl und Wasser beträchtlich verbessern lässt: Es gelang ihnen, die Effizienz von Tensiden um ein Vielfaches zu erhöhen. Diese Substanzen sind grundlegender Bestandteil von Wasch- und Reinigungsmitteln, werden aber auch in der Kosmetik- und Pharmaindustrie eingesetzt.

Ursprünglich wollten die Forscher die Struktur langkettiger Polymere untersuchen. Vermischt mit Tensiden, so zeigte sich, steigern sie deren Effizienz bei der Vermischung von Öl und Wasser enorm. Doch was genau bewirken die Polymere in einer solchen Emulsion?

Um das zu klären, ersetzten die Forscher zunächst die Wasserstoffatome von Öl und Wasser durch Deuterium (schweren Wasserstoff). Neutronenstrahlen, die auf die Probe geschossen werden, können dann zwischen den Polymeren und der modifizierten Emulsion "unterscheiden".

Die Resultate ergaben: Das Polymer setzt an der Grenzfläche zwischen Öl und Wasser an und glättet sie. Die Grenzfläche ist also viel kleiner als in gewöhnlichen Emulsionen, wo sie stark "gefaltet" ist. Damit sinkt auch die Zahl der benötigten Tenside, die an der Grenzfläche ansetzen, um die gewünschte Verbindung von Öl und Wasser herzustellen.

In der Praxis können die Resultate der Forscher zu deutlich geringeren Kosten und einer geringeren Umweltbelastung durch Tenside führen; auch das hinzugefügte Polymer ist biologisch abbaubar.

Aus: Spektrum der Wissenschaft 11 / 2002, Seite 101
© Spektrum der Wissenschaft Verlagsgesellschaft mbH

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