Neue Methode bringt Licht in die verborgene Welt der Solvathüllen

Wissenschaftler des Fritz-Haber-Instituts, der Sorbonne-Universität und der Universität Uppsala haben eine Entdeckung gemacht, die uns helfen kann, das Verhalten von Ionen in Lösungen besser zu verstehen. Ihr Artikel mit dem Titel „Die Solvatationshülle, untersucht durch resonanten intermolekularen Coulomb-Zerfall“ wurde veröffentlicht im Journal Naturkommunikation.

Wenn sich Stoffe in einer Flüssigkeit auflösen, bildet sich eine Solvathülle – eine Schicht aus Lösungsmittelmolekülen, die die gelösten Partikel umgibt. Die Lösungsmittelmoleküle, die diese Solvathüllen bilden, können völlig andere Eigenschaften annehmen als die anderen, freien Lösungsmittelmoleküle.

Allerdings war die Untersuchung dieser Solvathüllen schon immer eine Herausforderung, da sie eine komplexe Natur haben und es schwierig ist, gezielt die Lösungsmittelmoleküle anzuvisieren, aus denen die Solvathüllen bestehen, nicht jedoch die vielen anderen Lösungsmittelmoleküle.

Das Forschungsteam hat eine neuartige Methode entwickelt, um diese schwer fassbaren Solvathüllen zu untersuchen. Dabei kommt ein Prozess namens resonanter intermolekularer Coulomb-Zerfall (ICD) zum Einsatz. Bei ihrer Methode werden die Moleküle mit Röntgenstrahlen angeregt und beobachtet, wie sie während des Zerfalls mit ihren Nachbarn interagieren. Auf diese Weise können Wissenschaftler detaillierte Einblicke in die Eigenschaften der Solvathülle gewinnen.

Die Studie ergab, dass ein spezifischer ICD-Prozess ein starker Indikator für die Bildung von Ionenpaaren ist. Die Forscher konnten außerdem die Elektronenbindungsenergien von Wassermolekülen in der ersten Solvathülle messen. Dies ist eine bedeutende Leistung, da derartige Messungen zuvor nicht möglich waren.

Das Verständnis von Solvathüllen ist für eine Vielzahl wissenschaftlicher Felder von wesentlicher Bedeutung, darunter Chemie, Biologie, Materialwissenschaften, Atmosphärenwissenschaften und Elektrochemie. Diese neue Methode bietet Wissenschaftlern ein leistungsfähiges Werkzeug, um diese Hüllen detaillierter zu untersuchen, was für diese breiten wissenschaftlichen und technischen Felder von Bedeutung ist.