Ausgezeichnet für den kleinsten Tropfen Säure
Italienisch-türkische Kooperation an der RUB mit UNESCO-Preis geehrt
Für ein interdisziplinäres Forschungsprojekt an der Ruhr-Universität Bochum haben zwei Wissenschaftler den „Chemistry in South-East Europe Grant“ erhalten. Das UNESCO-Büro in Venedig (Regional Bureau for Science and Culture in Europe) verleiht die mit 10.000 € dotierte Auszeichnung, um die Zusammenarbeit zwischen italienischen und südosteuropäischen Wissenschaftlern zu fördern. Die Preisträger Dr. Marco Masia aus Italien und Dr. Özgür Birer aus der Türkei waren Gastwissenschaftler an den RUB-Lehrstühlen für Theoretische Chemie und für Physikalische Chemie II. In der Theorie und im Experiment untersuchten sie, wie viele Wassermoleküle man benötigt, um ein einzelnes Salzsäure-Molekül in ein positiv und ein negativ geladenes Ion zu trennen und schließlich zu lösen. Die Preisverleihung fand während der Abschlussveranstaltung der italienischen Nationalkommission der UNESCO zum Jahr der Chemie 2011 in Rom statt.
Winzige Säuretröpfchen: Vier Wassermoleküle (rot-weiß) braucht es, um ein Salzsäure-Molekül in ein Chloridion (grün) und ein Hydroniumion (gelb-orange) zu trennen.
© T. Poerschke/G. Schwaab
Viermal Wasser, einmal Säure
In der ausgezeichneten Studie fanden Masia und Birer gemeinsam mit ihren Kollegen heraus, dass man genau vier Wassermoleküle benötigt, um ein einzelnes Salzsäure-Molekül (HCl, Chlorwasserstoff) zu ionisieren. Erst bei Zugabe eines vierten Wassermoleküls trennt sich HCl in ein Chloridion (Cl-) und ein Proton (H+) auf, welches mit einem Wassermolekül ein so genanntes Hydroniumion (H3O+) bildet.
Entscheidend: Theorie und Experiment kombiniert
Das Experiment führten Birer und zwei Kollegen in einem winzigen Tropfen flüssigen Heliums bei einer Temperatur unter 1 Kelvin durch. Wie diese Reaktion bei so niedriger Temperatur überhaupt ablaufen kann, fanden Masia und zwei weitere Forscher parallel dazu mit rein theoretischen Methoden (ab initio-Computersimulationen) heraus. Nur gemeinsam konnten sie zeigen, dass es entscheidend ist, ein Wassermolekül nach dem anderen hinzuzufügen. Der neuartige Mechanismus, mit dem man den kleinstmöglichen Tropfen Säure erhält, heißt „aggregationsinduzierte chemische Reaktion“.
Die Preisträger
Dr. Masia studierte Chemie und wurde 2005 in Physik an der Technischen Universität in Barcelona promoviert. Von 2006 bis 2007 war er Gastwissenschaftler am RUB-Lehrstuhl für Theoretische Chemie unter Leitung von Prof. Dr. Dominik Marx. Seither arbeitet er an der Universität in Sassari, Italien. Mit zwei Humboldt-Stipendiaten der Bochumer Theoretischen Chemie, Dr. Motoyuki Shiga und Dr. Jordi Ribas-Arino, hat der Preisträger bereits ein eigenes Kooperationsnetzwerk nach Japan und Spanien aufgebaut. Dr. Birer ist physikalischer Chemiker. Er wurde an der Princeton University in New Jersey promoviert und war von 2007 bis 2008 Postdoktorand am RUB-Lehrstuhl für Physikalische Chemie II unter Leitung von Prof. Dr. Martina Havenith. Seitdem ist er stellvertretender Direktor des „Surface Science Research Center“ an der Koç Universität in Istanbul, Türkei.
Originalveröffentlichung
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