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Lösungsvorgänge finden ständig und überall statt, zum Beispiel, wenn man morgens einen Löffel Zucker in den Kaffee tut. In Windeseile lösen sich die festen Kristalle auf und verteilen sich in der Flüssigkeit. Was auf molekularer Ebene dabei passiert, ist schwer zu entschlüsseln, weil der Prozess bei Raumtemperatur zu schnell erfolgt, um ihn beobachten zu können. Daher haben sich Chemikerinnen und Chemiker des Exzellenzclusters Resolv den Lösevorgang bei sehr tiefen Temperaturen angesehen.

Das Team um Dr. Karsten Lucht und Prof. Dr. Karina Morgenstern vom RUB-Lehrstuhl für Physikalische Chemie I nutzte die Tieftemperatur-Rastertunnelmikroskopie, die bei minus 265 Grad Celsius arbeitet. Bei dieser Temperatur kommen molekulare Bewegungen zum Stillstand, sodass die einzelnen Moleküle abgebildet werden können. „So konnten wir die relevanten Schritte des Lösevorgangs erstmals an einzelnen Molekülen beobachten“, sagt Karina Morgenstern.

Chemische Reaktionen gezielter kontrollieren

„Den Löseprozess zu verstehen ist von grundlegender Bedeutung für die Chemie, da das Wissen helfen könnte, die Wechselwirkung zwischen Lösemittel und gelösten Molekülen gezielt zu beeinflussen und damit chemische Reaktionen noch umfassender zu kontrollieren“, erklärt Karsten Lucht.

Die Forscherinnen und Forscher beschreiben die Ergebnisse in der Zeitschrift „Angewandte Chemie“ vom 11. Oktober 2018.