Einfrieren beim Erhitzen - wissenschaft.de
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Einfrieren beim Erhitzen

Eine Gruppe von Wissenschaftlern aus Grenoble hat entdeckt, dass sich eine aus zwei organischen Stoffen bestehende Flüssigkeit beim Erhitzen verfestigt. Eine Analyse mit Hilfe von Neutronenstrahlen hat ergeben, dass dies wohl durch die Ausbildung von Wasserstoffbrückenbindungen zwischen den beiden Verbindungen ausgelöst wird. Darüber berichten die Forscher im Fachmagazin Journal of Chemical Physics (Band 121, Seite 5031).

Marie Plazanet und ihre Kollegen der Joseph Fourier Universität und des Instituts Laue-Langevin untersuchten in ihrer Studie eine flüssige Mischung der organischen Verbindungen Cyclodextrin und 4-Methylpyridin. Als die Forscher die Temperatur des Gemischs auf mehr als 45 Grad Celsius erhöhten, erlebten sie eine Überraschung: Die Mischung verfestigte sich und ein weißer, milchtrüber Feststoff entstand.

Dieser ungewöhnliche Phasenübergang wurde wohl durch die Ausbildung von Wasserstoffbrückenbildungen zwischen den beiden Stoffen ausgelöst, vermuten die Forscher. Bei tieferen Temperaturen sind diese Bindungen nur innerhalb der Cyclodextrin Moleküle vorhanden. Sobald allerdings Wärme zugeführt wird, brechen sie auf, und die Moleküle verändern ihre räumliche Struktur.

Dadurch können sich nun ihrerseits Wasserstoffbrücken zwischen dem Cyclodextrin und den 4-Methylpyridin-Molekülen ausbilden, so dass die gesamte Mischung fest wird. Dieser Vorgang ist reversibel – bei Abkühlung schmolz der Feststoff, und es bildete sich wiederum eine Flüssigkeit.

Die Forscher haben ihre Theorie bisher mit Strukturanalysen der Mischung mit Hilfe von Neutronenstrahlen untermauert. In weiteren Experiment wollen sie die Dynamik des Vorgangs nun genauer untersuchen.

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Stefan Maier
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