Ein Kohlenstoff-Nanoröhrchen ist seiner Natur nach wasserabweisend. Dennoch haben Forscher nun in Simulationen beobachtet, wie einzelne Wassermoleküle in das Röhrchen eindrangen und auf der anderen Seite wieder austraten. Über ihre Entdeckung berichten die Chemiker von der University of Maine in Orono und ein Wissenschaftler vom National Institute of Health in der Zeitschrift Nature.
Die Forscher hatten in ihrer Simulation ein kurzes Nanoröhrchen aus Kohlenstoff hergestellt und es in ein Gefäß mit Wasser gegeben. Schon nach Bruchteilen von Sekunden drangen Wassermoleküle in den Kanal ein und bildeten dort eine Kette von durchschnittlich fünf Wassermolekülen entlang der Röhre. Doch das Wasser floss nicht nur hinein, sondern auf der anderen Seite wieder hinaus: 17 Wassermoleküle pro Nanosekunde registrierten die Wissenschaftler am Ausgang des Röhrchens. Der molekulare Wasserstrahl blieb dabei nicht gleichmäßig, sondern pulsierte, er wurde schwächer und dann wieder stärker, erreichte bis zu 30 Moleküle pro Nanosekunde.
Mit diesem Simulationsergebnis stellen die Wissenschaftler alles auf den Kopf, was man von Wasser bisher aus der Welt des Makrokosmos kennt: Wasser benetzt Kohlenstoff nicht, es perlt von dessen Oberfläche ab, da Kohlenstoff eine wasserabweisende Substanz ist. Die Ergebnisse der Forscher könnten jedoch den Stofftransport durch die Poren von Zellmembranen weiter aufklären.
Der pulsierende Wasserstrom entsteht dadurch, dass Wassermoleküle außerhalb des Röhrchens sich schubartig in Richtung der Röhrchenachse ausrichten, sozusagen bereits eine Art Kette bilden und dann sofort von der Wassermolekülen im Röhrchen in dieses hineingesogen werden. So entsteht ruckartig ein Sog am Eingang, der einen plötzlichen und kräftigen Wasserschwall am Ausgang bewirkt
Obwohl die menschliche Vorstellungskraft und Erklärmodelle also einen Wasserstrom durch das Kohlenstoff-Nanoröhrchen für unmöglich oder zumindest ungünstig halten, unterstützen Berechnungen das scheinbar Unmögliche ? Wasser im Wasser abweisenden Nanoröhrchen. Kleine Änderungen an diesem beeinflussen danach auch den Wasserstrom.
Susanne Donner
