Wasserstoffbrückennetzwerke

Wasser und wässrige Lösungen

Den besonderen Eigenschaften von Wasser und wässrigen Lösungen gilt schon seit sehr langer Zeit unser Interesse (siehe z.B. Angew. Chem., 113, 1856-1876, 2001). Mehr als 50 Publikationen unserer Arbeitsgruppe haben sich bislang mit dem Thema Wasser beschäftigt. Im Rahmen der DFG- Forschergruppe 436 haben wir in enger Zusammenarbeit mit Wissenschaftlern aus Bochum, Dortmund und Darmstadt das Verhalten von Wasser an molekularen Grenzflächen untersucht (ChemPhysChem, 9, 18, 2008). Auch wenn in den letzten Jahren die Ionischen Flüssigkeiten in den Hauptfokus unserer Forschungsaktivitäten gerückt sind, hat uns das Interesse am Wasser nie völlig verlassen. Beispielsweise als wichtige Komponente von sogenannten „Water-in-Solvent“ Elektrolyten (J. Phys. Chem. B, 125, 17, 4476-4488, 2021). Hier sorgt Wasser für eine Fluidisierung des Elektrolyten und bewirkt als potentieller Wasserstoffbrückendonor in Kombination mit einer Ionischen Flüssigkeit als Elektrolyten für eine deutliche Herabsetzung der Schmelztemperatur. Zusammen formen Sie dann ein sogenanntes „Deep Eutectic Solvent“. Als die vielleicht wichtigste H-Brücken-gebundene Flüssigkeit, dient uns Wasser auch aktuell als Modellsubstanz um die Dynamik der Wasserstofffbrücken zu verstehen (J. Chem. Phys., 154, 214501, 2020) und mathematisch zu beschreiben. Ein aktuelles Forschungsthema in unserer Arbeitsgruppe stellen zudem „Salty Clathrates“ dar. Dies sind Clathrathydrat-Verbindungen, welche neben apolaren Gästen, wie beispielsweise Methan, ionische Komponenten enthalten. Jüngste Computersimulationen unserer Arbeitsgruppe deuten darauf hin, dass Chlathrathydrat-Verbindungen mit einem bedeutenden ionischen Anteil thermodynamisch stabil sein können.