Lichtempfindliche Seife

News: Lichtempfindliche Seife

Seife verringert die Oberflächenspannung von Wasser - darum kann Wasser in Wäsche eindringen, während es sich sonst in Tropfen darauf sammeln würde. Ein neu entwickeltes Seifenmolekül bietet jetzt die Möglichkeit, die Bildung von Tropfen gezielt zu steuern - wobei ultraviolettes Licht als Schalter dient.

Jason Shin und Nicholas Abbott von der University of Wisconsin berichten in Langmuir vom 22. Juni 1999 von der Entwicklung eines Tensids, dessen Eigenschaften sich unter UV-Licht verändern. Das Besondere daran ist, daß sie damit gezielt die Oberflächenspannung von Wasser beeinflussen können.

Seifenmoleküle haben wie Stecknadeln einen dicken "Kopf", der polar und damit wasserlöslich (hydrophil) ist, und einen langen "Schwanz", der Wasser abweist. Wenn man Tenside in Wasser löst, dann ordnen sich die Moleküle an der Oberfläche an, wobei sie ihre wasserscheuen Schwänze herausstrecken. Damit verringert sich die Oberflächenspannung. Moleküle, die nicht an der Oberfläche sind, lagern die wasserabweisenden (hydrophoben) Enden zusammen und bilden so mit den hydrophilen Köpfen nach außen kleine Kugeln.

Die neu entwickelte lichtempfindliche Seife sieht aus, als ob zwei Tensidmoleküle an ihren Schwanzenden mit einem Scharnier verknüpft wurden, und so an jedem Ende nun ein Kopf ist. Normalerweise sind die Moleküle gestreckt, fällt jedoch ultraviolettes Licht auf das Verbindungsstück, wird es geknickt.

Shin und Abbott vermuten, daß sich die Seifenmoleküle damit im Wasser anders zusammenlagern. Ist das Scharnier geknickt, dann können sich die Moleküle weiterhin an der Wasseroberfläche sammeln. Wenn die Tenside jedoch gestreckt sind, dann fehlt das wasserabweisende Ende und es können andere Wechselwirkungen zwischen den Molekülen auftreten. Die Folge ist, daß bei gestrecktem Scharnier die Oberflächenspannung des Wassers weniger herabgesetzt wird. Die V-förmige Variante ist jedoch nicht beständig. Wenn das UV-Licht abgeschaltet wird, dann klappen die Moleküle wieder auseinander.

Die beiden Forscher demonstrierten die "Photo-Seife" an einer Kapillare. Das Röhrchen wurde mit der Seifenlösung gefüllt, und am unteren Ende bildete sich ein Tropfen. In der "offenen" Form hat das Tensid nur geringen Einfluß auf die Oberflächenspannung des Wassers, so daß der Tropfen hängen blieb. Als die Seifenmoleküle jedoch UV-Licht ausgesetzt wurden, klappten die Scharniere zusammen und die Moleküle machten sich nach einigen Sekunden auf den Weg zur Wasseroberfläche. Damit verringerte sich die Oberflächenspannung und der Tropfen fiel. Bis sich der nächste Tropfen gebildet hatte, waren die Moleküle zu ihrer gestreckten Form zurückgekehrt und das Wasser blieb wie zuvor hängen. Shin und Abbott konnten so das Tröpfeln von einer ganzen Reihe von Röhrchen steuern – ein Regentropfenspiel mit Hilfe von Lichtblitzen.

Siehe auch

Spektrum Ticker vom 20.11.1998
"Geheimnisvolles Wasser "
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