Sie lassen im Winter an so manchem Fenster ein wahres Kunstwerk entstehen: Eiskristalle. Mindestens 1000 Moleküle sind nötig, um ein solches Naturwunder zu formen, waren sich Wissenschaftler sicher. Diese Zahl konnten sie jetzt deutlich nach unten korrigieren.

Wie viele Wassermoleküle müssen sich mindestens zusammenfügen, damit ein echter, vollständiger Kristall entsteht? Schon 475 Moleküle reichen, hat eine Kooperation aus Göttinger und Prager Wissenschaftlern herausgefunden. Zuvor hätten rund 1000 Moleküle als Minimum für einen Eiskristall gegolten, berichtet die Max-Planck-Gesellschaft über die im Fachmagazin "Science" veröffentlichten Ergebnisse.

In einem perfekten Eiskristall fügen sich die Moleküle zu einer sechszähligen Symmetrie zusammen – wie sie etwa bei Schneeflocken zu sehen ist. Die neue Untergrenze bestimmten die Forscher um Thomas Zeuch von der Universität Göttingen mit einem Experiment, das von Udo Buck vom Göttinger Max-Planck-Institut für Dynamik und Selbstorganisation entwickelt wurde. Dabei entsteht Eis nicht aus flüssigem Wasser, sondern bei Temperaturen von minus 180 bis 150 Grad aus Wasserdampf.

"Bei 275 Wassermolekülen geht es los", wird Buck zitiert, "und bei 475 Molekülen ist der Kristall vollständig fertig." Unterhalb der kritischen Zahl bildeten die Moleküle der Analyse mit sogenannter Infrarotspektroskopie zufolge ein eher unordentliches, amorphes Raumgitter. Die Entstehung von Eiskristallen aus Wasserdampf spiele zum Beispiel in den oberen Atmosphärenschichten eine wichtige Rolle. Neue Erkenntnisse dazu könnten helfen, die Modelle der Klimaforschung zu verbessern. Die Göttinger Forscher wollen nun die Kristallisation anderer Stoffe und deren Oberflächeneigenschaften untersuchen.