Eine dünne Wasserschicht zwischen zwei Steinplatten weist eine höhere Viskosität auf als herkömmliches Wasser. Wissenschafter der Universität Illinois entdeckten diesen gelartigen Zustand des Wassers bei Experimenten mit Glimmerplättchen. Ihre Entdeckung wirft Fragen nach dem Verhalten von Wasser in eng eingeschlossenen Bereichen wie Zellen oder im Erdinnern auf. Die Forscher berichten über ihre Ergebnisse in der aktuellen Ausgabe von Physical Review Letters.
Yingxi Zhu und Steve Granick schlossen einen wenige Molekülschichten dicken Wasserfilm zwischen zwei Glimmerplättchen ein. Dabei stellten sie eine starke Zunahme der Viskosität der Wasserschicht fest. Zwischen Mineralien eingeschlossene Wasserschichten gleichen demnach eher einem zähflüssigem Gel. Zu ihrer Überraschung hängt die Viskosität des Wassers zudem von der relativen Orientierung der begrenzenden Kristallschichten ab. Die Forscher erklären dies mit einer teilweisen Ausrichtung der Wassermoleküle entlang der Kristallachsen der Glimmerschicht.
Die erhöhte Viskosität beeinflusst die Wechselwirkungen des eingeschlossenen Wassers mit der Umgebung, zum Beispiel mit darin gelösten Stoffen. Ob Proteine im Innern von Zellen oder die Bewegung von Gesteinsschichten im Erdinnern – Wasser erhöhter Viskosität hat ein gänzlich anderes Verhalten als gewöhnliches Wasser. Daher stieß die Arbeit der Wissenschaftler aus Illinois in vielen Fachbereichen auf großes Interesse.
Die Wissenschafter selbst sind bei der Interpretation ihrer Ergebnisse noch vorsichtig, da bereits in den sechziger Jahren schon einmal ein gelartiger Zustand von Wasser in dünnen Glaskapillaren von sowjetischen Wissenschaftlern propagiert wurde. Dies hatte sich später als Fehler herausgestellt – Verunreinigungen hatten zu einer Zunahme der Viskosität geführt. Allerdings wird die erhöhte Viskosität von eingeschlossenen Wasserschichten ebenfalls von theoretischen Modellen vorhergesagt.
Stefan Maier
