Südkoreanische Forscher haben eine nur wenige Nanometer dicke Brücke aus Wassermolekülen zwischen einer Siliziumspitze und einer Oberfläche hergestellt. Wenn die Spitze bewegt wird, verändert sich die Spannkraft der Wasserbrücke in diskreten Sprüngen, da einzelne Wassermoleküle von der Verankerung an der Oberfläche mitgerissen werden. Das quasi eindimensionale Wasser könnte als Modellsystem für den Transport von Ionen durch winzige Kanäle in biologischen Zellmembranen dienen.
Wonho Jhe und seine Forscherkollegen von der Nationaluniversität von Seoul in Südkorea benutzten für ihr Experiment im Prinzip nichts Weiteres als ein gewöhnliches Rasterkraftmikroskop, wobei eine feine Siliziumspitze eine Oberfläche abtastete und dabei ein Bild von deren Topographie erzeugte. Im Gegensatz zu herkömmlichen Modellen ließen die Forscher ihre Spitze allerdings in einem Abstand von nur wenigen Nanometern über die Oberfläche gleiten ? andere Rasterkraftmikroskope tasten Objekte zumeist in einem um einen Faktor drei bis fünf größeren Abstand ab.
Durch die Feuchtigkeit der Umgebungsluft bildete sich in den Experimenten eine winzig kleine, nur etwa 2,6 Nanometer dicke Brücke aus Wassermolekülen zwischen der Oberfläche und der Spitze aus. Deren Vorhandensein machte sich in einer Untersuchung der Kräfte bemerkbar, die bei der Bewegung der Spitze auftraten: Es stellte sich heraus, dass sich die Spannkraft der Brücke bei der Bewegung der Spitze sprunghaft veränderte.
Die Forscher glauben, dass diese Sprünge durch das Gleiten und Haften einzelner Wassermoleküle an der Oberfläche und an der Spitze verursacht werden. Sie wollen mit ihrer Methode die mechanischen Eigenschaften derartiger eindimensionaler Wasserstränge noch weiter untersuchen. Kollegen aus der Biologie sind von der Arbeit begeistert und hoffen, dass ein genaues Verständnis der Mechanik solcher nur wenige Nanometer dünner Wasserströme die Erklärung des Transports von Ionen durch die Membrankanäle von Zellwänden erleichtern kann.
Physical Review Letters, Band 95, Artikel 187801 Stefan Maier
