Hamburger Forscher finden eine Methode, um Wasser in weniger als einer billionstel Sekunde zum Kochen zu bringen. Ihr Herzstück ist ein konzentrierter Blitz sogenannter Terahertz-Strahlung: Der Blitz bringt die Wassermoleküle auf einen Schlag heftig zum Vibrieren.

Hamburger Forscher haben ein Verfahren für den "schnellsten Wasserkocher der Welt" entworfen. Sie könnten - zumindest theoretisch - einen Minitropfen Wasser in weniger als einer billionstel Sekunde zum Kochen bringen. Das hätten Berechnungen in 200.000 Stunden Prozessorzeit ergeben, teilte das Deutsche Elektronen-Synchrotron (Desy) mit.

Das Verfahren kann eine kleine Menge Wasser in nur einer halben Pikosekunde um 600 Grad Celsius erhitzen. Das ist viel schneller als ein Wimpernschlag: Eine Pikosekunde verhält sich zu einer Sekunde wie eine Sekunde zu fast 32 Jahrtausenden. Damit wäre die Methode laut Desy der schnellste Wasserkocher der Welt.

Das noch nicht in die Praxis umgesetzte Konzept eröffne interessante neue Experimentiermöglichkeiten mit chemisch oder biologisch relevanten Proben, schreiben die Wissenschaftler im Fachblatt "Angewandte Chemie - International Edition" (Nr. 51). Wasser spiele eine wichtige Rolle für die Dynamik vieler biologischer und chemischer Prozesse, in dem es etwa bestimmte chemische Verbindungen stabilisiere und manche Reaktionen erst ermögliche.

Vibration durch Terahertz-Blitz

In der Berechnung geht es um die Erwärmung eines Nanoliters (milliardstel Liter) Wassers um 600 Grad Celsius durch einen konzentrierten Blitz sogenannter Terahertz-Strahlung. Diese besteht aus elektromagnetischen Wellen mit einer Frequenz zwischen Radiowellen und der Infrarotstrahlung. Der Terahertz-Blitz bringt die Wassermoleküle auf einen Schlag heftig zum Vibrieren und löst die Wasserstoffbrückenverbindungen, die die Wassermoleküle im flüssigen Zustand zusammenhalten.

Die Wissenschaftler um Oriol Vendrell vom Center for Free-Electron Laser Science, einer Kooperation von Desy, der Universität Hamburg und der Max-Planck-Gesellschaft, berechneten die Wechselwirkung zwischen dem Terahertz-Blitz und dem Wasser. Dafür nutzten sie das Supercomputerzentrum Jülich in Nordrhein-Westfalen.