Eis kann anstatt der von Schneekristallen bekannten sechseckigen Strukturen auch Ketten aus Fünfecken bilden. Das haben Forscher in Laborexperimenten beobachtet, in denen sie auf Kupferoberfläche solche Fünfeck-Ketten legen konnten.
Ein Wassermolekül besteht aus einem Sauerstoffatom und zwei Wasserstoffatomen. Das Sauerstoffatom zieht die Wasserstoffatome anderer Moleküle an, so dass sich zwischen den Molekülen sogenannte Wasserstoffbrücken bilden. Diese verbinden Wassermoleküle und hält dadurch Wassertropfen und Eis zusammen. Dabei bilden sechs Wassermoleküle ein Sechseck. Ein Ring aus fünf Molekülen ist in der Regel instabil, da dabei die Moleküle zu stark verbogen werden. Solche Sechserringe wirken sich auch in größerem Maßstab aus: Eiskristalle und Schneeflocken bestehen immer aus sechseckigen Strukturen.
Die Forscher sprühten nun Wasser bei Temperaturen von unter minus 100 Grad Celsius auf eine Kupferoberfläche. Mit Mikroskopen untersuchten sie die dabei gebildeten Eisstrukturen. Dabei fanden sie etwa einen Nanometer breite, zickzackförmige Ketten aus Ringen mit je fünf Wassermolekülen. Der Grund dafür liegt in der Oberflächenstruktur von Kupfer: Die Fünfecke ermöglichen maximalen Kontakt zwischen Wasser und Metall. Die Ergebnisse könnten interessant für die Materialforschung sein, erklären die Forscher. Beispielsweise kann sie für die Auswahl von Materialien nützlich sein, die gezielt die Bildung von Eis fördern sollen. Solche Materialien werden unter anderem benötigt, um künstlich Regen zu erzeugen.
Javier Carrasco (Fritz-Haber-Institut, Berlin) et al.: Nature Materials, DOI: 10.1038/NMAT2403 ddp/wissenschaft.de ? Martin Rötzschke