Ein Forscherteam hat ein grundlegendes Prinzip der Physik in Frage gestellt, indem es beobachtet hat, dass sich Teilchen mit gleicher Ladung unter bestimmten Bedingungen gegenseitig anziehen, ein Phänomen, das scheinbar dem vom französischen Physiker Charles-Augustin de Coulomb im 18. Jahrhundert aufgestellten Gesetz widerspricht.
Traditionell wird angenommen, dass sich entgegengesetzte Ladungen anziehen, während identische Ladungen sich abstoßen. Dennoch haben die am 1. März in der Zeitschrift
Nature Nanotechnology veröffentlichten Arbeiten gezeigt, dass in Wasser oder bestimmten Alkoholen Teilchen mit gleicher Ladung sich anziehen können. Diese Entdeckung wurde gemacht, indem geladene Mikropartikel aus Silizium, sehr klein, in Wasser oder zwei Arten von Alkohol platziert und ihr Verhalten beobachtet wurden.
In Wasser stießen sich positiv geladene Partikel ab, entsprechend dem Coulombschen Gesetz. Aber negativ geladene Partikel bildeten winzige hexagonale Strukturen in einem bestimmten pH-Wertbereich, ähnlich der Säure von Kaffee oder Milch. Dieses Verhalten kehrte sich in Alkoholen wie Ethanol und Isopropanol um, wo sich die positiven Ladungen anzogen.
Um dieses Phänomen zu erklären, schlugen die Forscher ein Modell vor, das die molekulare Natur des Wassers berücksichtigt, indem es Wasser nicht als ein kontinuierliches Medium ansieht, sondern aus kleinen elektromagnetischen Dipolen besteht. Eine "Elektrosolvatationskraft" würde aus der Interaktion zwischen dem negativen Sauerstoff des Wassers und den negativen Siliziumteilchen entstehen, beeinflusst durch eine Veränderung der Gesamtladung nach dem Transfer eines Protons auf die Siliziumteilchen in einem spezifischen pH-Wertbereich.
Dieses neue Modell könnte wichtige Implikationen für das Verständnis von biomolekularen Kondensaten haben, die für die Untersuchung von menschlichen Krankheiten wesentlich sind. Die Forscher hoffen, dass diese Entdeckung dazu beitragen wird, die grundlegenden Mechanismen von Krankheiten zu beleuchten und die Bedeutung ihrer Arbeit im Bereich der Biophysik zu unterstreichen.
Quelle: Nature Nanotechnology