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Wie die einen ins Blaue hinein forschen … und die anderen aus Wissenschaft Geschäftsideen machen.




Das Foto von der kleinen braunen Flasche mit dem roten Plastikdeckel hat der Chemiker Stuart James von der Queen’s University in Belfast noch immer in seinem Handy gespeichert: Da waren sie drin, die ersten Tropfen einer Flüssigkeit mit Löchern. Das war der Durchbruch, nach sieben Jahren Forschung.

Zugegeben, eine löchrige Flüssigkeit klingt nach einem Widerspruch in sich. Wasser zum Beispiel fließt geschmeidig in jede Öffnung hinein. Ein Physiker würde diesen Einwand so formulieren: In Flüssigkeiten sind Moleküle ständig in Bewegung, immerzu entstehen neue Räume zwischen ihnen, gleichzeitig zerfallen andere – so, wie wenn man in Wüstensand grübe.Denkt man. Dachten auch Stuart James und David Rooney, ein befreundeter Chemie-Ingenieur. Trotzdem ließ der Gedanke sie nicht los. Eine Flüssigkeit mit Löchern, das wäre wie ein flüssiges Sieb. Ein Filter, der mehr könnte als alles, was es bislang gibt. Plötzlich hatten sie eine Idee: Die Löcher müssen gar nicht zwischen den Molekülen der Flüssigkeit sein, sondern in den Molekülen selbst.

Und das geht so: Man baut aus Kohlenstoff, Stickstoff und Wasserstoff hohle Molekül-Kugeln, Molekül-Käfige genannt. Damit diese Ansammlung von Kugeln sich wie eine Flüssigkeit verhält, braucht es ein Schmiermittel, sodass die Molekül-Käfige wie mit Seife eingeschmierte Perlen aneinander abgleiten. Die Schmiere konstruierten James und Rooney aus Alkylketten. Schön gedacht, klappte aber zunächst nicht richtig, erinnert sich James: „Die Alkylketten waren zu klein und drangen in die Molekül-Käfige ein und verstopften sie.“ Mittlerweile forschten Kollegen aus Belfast, Kiel und Liverpool mit, aus Frankreich und Argentinien. Computersimulationen brachten den Durchbruch: Statt Alkylketten verwendeten die Wissenschaftler Kronenether – so große Moleküle, dass sie selbst nicht in die Käfige passen, sie also nicht verstopfen können. Zudem sind sie schon bei Raumtemperatur flüssig.

Wie aber lässt sich beweisen, dass die Flüssigkeit tatsächlich Löcher hat, die Molekül-Käfige also leer sind? Indem man sie im Labor mit Positronen beschießt. „Wo die Flüssigkeit Löcher hat, können keine Elektronen vorhanden sein, auf die die Positronen prallen könnten“, sagt Klaus Rätzke, Materialwissenschaftler an der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel.

Typisch Grundlagenforschung – eine Frage beantwortet, schon ist die nächste da. Wie lassen sich statt weniger Gramm größere Mengen einer löchrigen Flüssigkeit herstellen, damit man sie wirklich als industriellen Filter einsetzen kann? Dazu wollen die Forscher auf die komplizierte Schmiere aus Kronenether verzichten und die Käfige so unterschiedlich formen, dass sie sich nicht verbinden können. Allerdings dürfen sie nur außen verschieden sein, innen müssen sie die gleiche Form haben. Sonst wäre die Filterfunktion dahin. Klingt nach Arbeit für die nächsten sieben Jahre. ---