Geordnete Wassermoleküle als Indikatoren für die Oberflächenladung
Möglich wurde die Studie der Mainzer Forscher erst, weil Mischa Bonn und sein Team über ein probates Mittel verfügen, um die Ladung der Oberfläche unter Wasser zu untersuchen: die Summenfrequenz-Spektroskopie. Dabei strahlen die Forscher zwei Laserpulse unterschiedlicher Farbe auf die Grenzfläche zwischen Wasser und Mineral. Die überlagerten Laserstrahlen wechselwirken mit den Wassermolekülen an der Oberfläche besonders stark, wenn sich diese dort akkurat anordnen und nicht so wild durcheinander wirbeln wie im flüssigen Wasser üblich. Genau das ist bei geladenen Oberflächen der Fall. Denn Wassermoleküle besitzen ein negatives und ein positives Ende und richten sich nach dem Prinzip von Anziehung und Abstoßung immer an der benachbarten Ladung aus. Treffen die überlagerten Laserpulse an der Oberfläche auf die geordneten Moleküle, erzeugen sie ein charakteristisches Signal. Das ist umso stärker, je mehr Moleküle an der Oberfläche zur Ordnung gerufen werden und mithin, wie stark geladen die Oberfläche ist.
„Unsere Methode gibt dabei auch Aufschluss über die Ordnung, die durch die elektrische Ladung verursacht wird“, sagt Mischa Bonn. „Daher können wir die Ladung direkt ‚vor Ort‘ bestimmen und gut interpretieren, was an der Oberfläche geschieht.“ Genau daran haperte es bei anderen Experimenten, bei denen die Ladung eben nicht direkt an der Mineralienoberfläche gemessen werden kann.
Jetzt aber hat er mit seinem Team die elektrische Spur entdeckt, die fließendes Wasser fast überall auf der Welt hinterlässt. Und weil sich mit der Oberfläche eines Minerals auch das fließende Wasser auflädt, handelt es sich bei jedem Fluss offenbar um einen Strom im doppelten Wortsinn. (StI/PH)
->Quelle: mpip-mainz.mpg.de