text: (Deutsch) Alle Kategorien Fachunabhängig Gesellschaft & Kultur Gesundheit Technik & Industrie Umwelt & Leben Wirtschaft & Politik
  Alle Kategorien Allgemein Buntes aus der Wissenschaft Forschungs- / Wissenstransfer Forschungsergebnisse Forschungsprojekte Kooperationen Organisatorisches Personalia Pressetermine Schule und Wissenschaft Studium und Lehre Wettbewerbe / Auszeichnungen Wissenschaftliche Publikationen Wissenschaftliche Tagungen wissenschaftliche Weiterbildung Wissenschaftsnachrichtenvideo Wissenschaftspolitik
  22. November 2021, 10:40	
  Forschungsergebnisse, Forschungsprojekte	
  Neue Materialien verbessern Wasserernte aus Wüstenluft
  Internationales Forscherteam optimiert metallorganische Gerüste auf atomarer Ebene
  Der Zugang zu sauberem Trinkwasser wird in manchen Regionen immer schwieriger. Daher arbeiten Forscher:innen und Ingenieur:innen seit einigen Jahren an Methoden, Wasser aus Wüstenluft zu „ernten“. Dabei spielen poröse metallorganische Materialien eine zentrale Rolle. In ihren Hohlräumen verfangen sich Wassermoleküle aus der Luft besonders gut. Ein deutsch-amerikanisches Forscherteam hat nun die molekularchemischen Vorgänge der Wasserernte analysiert und die Materialien optimiert.
  Die Ergebnisse der Studie, an der auch Prof. Dr. Joachim Sauer von der Humboldt-Universität zu Berlin sowie die Humboldt-Forschungspreisträgerin Prof. Dr. Laura Gagliardi mitgearbeitet haben, sind nun im Fachjournal Science erschienen.
  In metallorganische Materialien, auch MOFs genannt, bilden Metalle und organische Stoffe eine poröse Gerüststruktur mit besonders vielen winzigen Hohlräumen und einer hohen inneren Oberfläche. Bestimmte, auf Aluminium basierte MOFs wurden so konstruiert, dass sich Wassermoleküle besonders gut in den Hohlräumen verfangen – sogar bei einer geringen Luftfeuchtigkeit von 20 Prozent, wie sie in Wüsten üblich ist. Die Wärme der Sonne presst anschließend das „geerntete“ Wasser aus dem MOF. Ohne zusätzliche Energie lässt sich so sauberes Trinkwasser gewinnen. Daher sehen vielen in MOFs großes Potential, um Menschen in trockenen Gebieten mit Wasser zu versorgen. Wie und warum in den MOFs Wassermoleküle hängen bleiben, hat man bisher allerdings nicht richtig verstanden.
  Das Forscherteam hat daher mithilfe von Röntgenkristallographie und quantenchemischen Berechnungen in die Hohlräume der MOFs geblickt und auf atomarer Ebene analysiert, wie genau sich die Wassermoleküle aus der Luft in dem metallorganischen Gerüst verfangen und sammeln. Dabei stellte das Team fest, dass während sich die ersten Wassermoleküle mit den organischen Stoffen des MOF verbinden, die weiteren Wassermoleküle viel besser mit den bereits vorhandenen Wassermolekülen interagieren. Sie bilden innerhalb der Hohlräume zunächst Ketten, dann Cluster und schließlich ein Netzwerk an Clustern. Wichtig war dabei auch, dass die ersten Wassermoleküle nicht zu fest mit den MOFs verbunden sind, da sonst das Wasser nicht richtig aus dem Material herausgepresst werden kann.
  Auf Basis all dieser Erkenntnis entwickelten die Forschenden mithilfe von Experimenten und Computermodellen MOFs, die den Wassermolekülen die Möglichkeit geben Cluster zu bilden, ohne zu fest an den organischen Stoffen zu kleben.
  „Die Entwicklung von wasseraufnehmenden Materialien basierte bisher auf dem Prinzip Versuch und Irrtum. Da wir jetzt verstehen, wie die molekulare Evolution von Wasserstrukturen in metallorganischen Materialen funktioniert, können wir diese auf atomarer Ebene gezielt optimieren“, sagt Prof. Dr. Joachim Sauer, Co-Autor der Studie und Chemiker an der Humboldt-Universität zu Berlin. Da Wassermoleküle sich je nach Außentemperatur und Luftfeuchtigkeit anders verhalten, können mithilfe der Erkenntnisse der Studie auch MOFs erstellt werden, die für bestimmte Umweltbedingten optimiert sind und sogar in kühleren Gegenden funktionieren.
  (Deutsch) Wissenschaftlicher Ansprechpartner:
  Prof. Dr. Dr. h.c. Joachim Sauer
  Humboldt-Universität zu Berlin, Institut für Chemie
  Unter den Linden 6, 10117 Berlin
  Email: js@chemie.hu-berlin.de
  Tel:. +49 (0) 30 20937135
  (Deutsch) Originalpublikation:
  N. Hanikel, X. Pei, S. Chheda, H. Lyu, W. Jeong, J. Sauer, L. Gagliardi, O. M. Yaghi
  Evolution of water structures in metal-organic frameworks for improved atmospheric water harvesting
  Science, 2021. DOI: 10.1126/science.abj0890
  Link kopiert!
  (Deutsch) Dies ist eine Pressemitteilung von:
  Humboldt-Universität zu Berlin
  Frank Aischmann
  Tel: +49 30 2093-12713
  Mail: frank.aischmann@hu-berlin.de
  (Deutsch) Weitere Pressemitteilungen dieser Einrichtung
  (Deutsch) Sachgebiete der Pressemitteilung:
  Chemie
  Ernährung / Gesundheit / Pflege
  Gesellschaft
  Umwelt / Ökologie
  (Deutsch) Anhänge der PM:
  PM HU: Neue Materialien verbessern Wasserernte aus Wüstenluft
  Neue Materialien verbessern Wasserernte aus Wüstenluft
  Bild herunterladen [:de]Hinweis zur Verwendung von Bildmaterial: Die Verwendung des Bildmaterials zur Pressemitteilung ist bei Nennung der Quelle vergütungsfrei gestattet. Das Bildmaterial darf nur in Zusammenhang mit dem Inhalt dieser Pressemitteilung verwendet werden. Falls Sie das Bild in höherer Auflösung benötigen oder Rückfragen zur Weiterverwendung haben, wenden Sie sich bitte direkt an die Pressestelle, die es veröffentlicht hat.
  [:en]
  In regard to the use of pictorial material: use of such material in this press release is remuneration-free, provided the source is named. The material may be used only in connection with the contents of this press release. For pictures of higher resolution or inquiries for any further use, please contact the Press office publishing this directly.
  [:]
  Follow us	
  Gesundheit
  Ernährung / Gesundheit / Pflege
  Medizin
  Psychologie
  Sportwissenschaft
  Fachunabhängig
  Diese Website verwendet Cookies, um die Bereitstellung unserer Dienste zu optimieren. Datenschutzerklärung lesen Essentielle Cookies akzeptieren
  Privacy & Cookies Policy
  Schließen
  Cookie-Einstellungen
  Cookies sind Textdateien, die von einer Website gesendet und vom Webbrowser des Benutzers auf dem Computer des Benutzers gespeichert werden, während der Benutzer surft. Ihr Browser speichert jede Nachricht in einer kleinen Datei namens Cookie. Wenn Sie eine andere Seite vom Server anfordern, sendet Ihr Browser das Cookie an den Server zurück. Cookies wurden entwickelt, um Websites einen zuverlässigen Mechanismus zum Speichern von Informationen oder zum Aufzeichnen der Browsing-Aktivitäten des Benutzers zu bieten.
  Technisch notwendig	
  Technisch notwendig
  immer aktiv
  Technisch notwendige Cookies tragen dazu bei, grundlegende Funktionalitäten dieser Website zu gewährleisten.