Physiker der Universität Freiburg haben bei winzigen Verbänden aus dem Metall Natrium ein Verhalten entdeckt, das allen Alltagserfahrungen widerspricht. So genannte Cluster aus rund 150 Atomen heizten sich bei einer Bestrahlung mit Laserlicht nicht wie zu erwarten auf, sondern kühlten im Gegenteil sogar deutlich ab.
Auch in der Astrophysik ist es bekannt, dass Sternenhaufen nach einer Energieaufnahme abkühlen können, zieht Helmut Haberland, Leiter der Forschungsgruppe, Parallelen zu seinem Nanoexperiment. Dennoch zeigen seine Ergebnisse erstmals, dass es auch auf der Ebene der Atome eine so genannte negative Wärmekapazität gibt. Diesen ungewöhnlichen Effekt erklären die Forscher mit der relativ großen Oberfläche der Nanoteilchen.
Normalerweise wird eine beliebige feste Substanz durch Laserlicht aufgeheizt, so dass sie irgendwann schmilzt. Die Natrium-Cluster dagegen bestehen zum Großteil aus Atomen, die an der Oberfläche liegen und sich in einem Zwischenstadium zwischen fest und flüssig bewegen. Zusätzliche Energie – wie hier durch Laserlicht – nutzen die Cluster, um endgültig zu schmelzen. Dabei wird die direkte Umgebung abgekühlt.
Jan Oliver Löfken
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