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Wasser: Beengte Zweisamkeit im Fulleren

Überraschung aus der Chemie: Im zweitkleinsten Fulleren ist mehr Platz als gedacht. Nun kann man Molekülpaare einsperren und beobachten.
FullereneLaden...

Nicht einmal einen halben Nanometer misst der Innenraum des C70-Moleküls, des zweitkleinsten Fullerens – zu klein für zwei Wassermoleküle, dachten Fachleute bisher. Doch sie haben sich geirrt, wie eine Arbeitsgruppe unter Leitung von Yasujiru Murata von der Universität Kyoto jetzt zeigte. Mit einer speziellen Technik erzeugte das Team Fullerene mit Loch, in das sie anschließend unter hohem Druck Wasser pressten, bevor sie die Lücke chemisch schlossen. Untersuchungen zeigten anschließend, dass neben den so erzeugten Einschlüssen von einem einzelnen Wassermolekül auch Fullerene mit zwei Wassermolekülen im Inneren entstanden. An den gefangenen Wasserpärchen wollen die Fachleute nun die Bindung zwischen den Wassermolekülen genauer erforschen.

Durch seine Struktur ist es nahezu unmöglich, Wassermoleküle allein oder zu zweit zu untersuchen: Sie binden einander durch ein Netz von so genannten Wasserstoffbrücken, die sich immer wieder lösen und neu knüpfen, und bilden so eng gekoppelte Gruppen aus mehreren Molekülen. Nur im Fullerenkäfig erwischt man den Stoff abseits von seinen Artgenossen. Dazu muss man das Hohlmolekül chemisch an einer Seite öffnen – und danach wieder verschließen. Auf diese Weise gelang es der Gruppe um Murata, auch ein Wasser-Paar einzuschließen und zu untersuchen. Wegen der beengten Verhältnisse ist die Bindung zwischen den beiden Molekülen kürzer als in freier Wildbahn. Außerdem rotieren sie langsamer als ein einzelnes Wassermolekül im Fulleren. Mutmaßlich bremsen sie sich durch die gegenseitigen Bindungen. Nun will das Team auch andere Molekülpaare einschließen und ihre Reaktionen im Detail beobachten.

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