Forscher überrascht: Licht ohne Hitze lässt Wasser verdunsten

Verdunstung findet überall um uns herum statt: vom Schweiß, der unseren Körper abkühlt, bis zum Morgentau, der durch die Morgensonne aufgelöst wird. Als Grund wurde bisher die Wärme angenommen, die unser Körper oder die Sonne auf die Wassermoleküle überträgt. Wie eine neue Studie aufzeigt, könnte noch mehr hinter dem Phänomen stecken.

Einige Forscher*innen, die in der Vergangenheit mit Hydrogel arbeiteten - eine Art feines Granulat, das Wasser binden kann - stellten nämlich fest, dass die Verdunstungsrate des Gels höher ist als erwartet. Und das nicht bloß ein bisschen: Es verdunstete doppelt oder dreimal so schnell wie erwartet.

Lichtteilchen bringen Wasser in Hydrogels direkt zum Verdunsten

Ein Team von MIT-Forscher*innen ist dem Grund nachgegangen und ist zu einer verblüffenden Schlussfolgerung gelangt: Unter bestimmten Umständen, direkt am Übergang zwischen Wasser und Luft, können Lichtstrahlen Wasser auch ohne Wärme zum Verdunsten bringen. Das Phänomen könnte laut den Forscher*innen eine Rolle bei der Entstehung von Nebel und Wolken spielen und somit in künftige Wettermodelle eingepflegt werden, um sie zu verbessern.

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Die Ergebnisse sind überraschend, da Licht von Wasser kaum absorbiert wird. Deshalb kann man durch sauberes Wasser klar den Meeres- oder Flussboden sehen. Beim Experiment führten die Forscher*innen dem Wasser daher dunkle Materialien zu, die das Sonnenlicht in Wärme umwandelten. Schnell kamen sie darauf, dass das Wasser eine gewisse Verdampfungsrate hatte, die nicht überschritten werden konnte.

Bestimmte Wellenlängen lassen Wasser schneller verdampfen

Ein anderes MIT-Team, das mit Hydrogels arbeitete, erreichte bei gleicher Energiezufuhr aber eine doppelt so hohe Verdampfungsrate. Die Forscher*innen bestrahlten das Gelatine-ähnliche Hydrogel daraufhin mit verschiedenfarbigem Licht unterschiedlicher Wellenlängen und fanden heraus, dass die Verdunstungsrate bei grünem Licht am höchsten ist. Die Temperatur des Hydrogels blieb hingegen immer konstant.

"Obwohl Wasser selbst nicht viel Licht absorbiert und auch das Hydrogel-Material selbst nicht, werden beide in Kombination zu starken Absorbern", sagt MIT-Professor Gang Chen. "Dadurch kann das Material die Energie der Photonen effizient nutzen und die thermische Grenze überschreiten, ohne dass dunkle Farbstoffe zur Absorption benötigt werden."

Sinnvoll für Entsalzungsanlagen oder Kühlsysteme

Die Forscher*innen nennen das Phänomen den "Photomolekularen Effekt" und sehen ein Anwendungspotential in Entsalzungsanlagen. Durch die neue Entdeckung könnten deren Effizienz verdoppelt oder verdreifacht werden. Das Phänomen könnte auch bei Verdunstungskühlprozessen genutzt werden, wo hocheffiziente solare Kühlsysteme entwickelt werden könnten.