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Science
10/31/2016

Beobachtung wichtiger Reaktion durch Superspiegel aus Wien

Spezielle Spiegel eines Wiener Start-ups ermöglichten einen Durchbruch in der physikalischen Chemie: Es wurde die Oxidation von Kohlenmonoxid zu Kohlendioxid nachgewiesen.

Die Oxidation von Kohlenmonoxid (CO) zu Kohlendioxid (CO2) ist eine zentrale Reaktion in der Atmosphärenchemie und bei der Verbrennung fossiler Brennstoffe. Mithilfe spezieller Spiegel eines Wiener Start-ups konnte nun erstmals diese Reaktion beobachtet und ebenso erstmals eine dabei entstehende kurzlebige Zwischenverbindung nachgewiesen werden, berichten die Forscher im Fachjournal "Science".

Das sogenannte Hydroxyl-Radikal (OH) besteht aus einem Wasserstoff- und einem Sauerstoffatom und ist eines der häufigsten reaktionsfreudigen Moleküle in der Erdatmosphäre. Weil es eine wichtige Rolle für den Abbau von Treibhausgasen und Schadstoffen spielt, wird es auch als "chemisches Waschmittel" der Atmosphäre bezeichnet. So entsteht aus der Reaktion von OH-Gruppen mit Kohlenmonoxid, das aus der unvollständigen Verbrennung fossiler Brennstoffe entsteht, Kohlendioxid.

Zentrale Rolle

Obwohl dieser Vorgang sowohl für die Atmosphären- als auch für die Verbrennungschemie von grundlegender Bedeutung ist und viel untersucht wurde, konnte ein Zwischenprodukt dieser Reaktion (HOCO) bisher noch nicht direkt nachgewiesen werden. Mithilfe der sogenannten Frequenzkamm-Spektroskopie ist dieser Durchbruch in der physikalischen Chemie nun Forschern des Forschungsinstituts JILA der University of Colorado und des National Institute of Standards and Technology und des California Institute of Technology (Caltech, beide USA) gelungen. Solche genauen Messungen sind die Basis für bessere Modelle zur Entstehung von Luftverschmutzung, für effizientere Verbrennungsprozesse und von Reaktionen in der Atmosphäre, die relevant für den Klimawandel sind.

Eine zentrale Rolle dabei spielten neue optische Beschichtungen im mittleren Infrarotspektrum, die vom Wiener Unternehmen Crystalline Mirror Solutions (CMS) entwickelt wurden. "Durch die optisch äußerst verlustarmen kristallinen Superspiegel von CMS konnte die Sensitivität der Messung um den Faktor zehn im Vergleich zu herkömmlichen beschichteten Spiegeln gesteigert werden", schreiben die Forscher des Start-ups um Garrett Cole und Markus Aspelmeyer in einer Aussendung. Die 2013 gegründete Firma CMS ist ein Spin-off der Universität Wien und des Vienna Center of Quantum Sciences and Technology, sie hat mittlerweile auch Standorte in Santa Barbara (Kalifornien) und Zürich (Schweiz).