Forscher trennen Erdöl von Wasser mittels Licht

Öl lässt sich mit sichtbarem Licht vom Meerwasser trennen. Das Kunststück ist einem Team des Massachusetts Institute of Technology (MIT) gelungen. Die Forscher wollten wissen, welchen Sinn Oberflächenbeschichtungen machen, deren Verhalten sich zu Wasser ändert, wenn sie von sichtbarem Licht angeregt werden. Die manchmal winzigen Tropfen, umgeben von Öl, beginnen dann, sich miteinander zu immer größeren Komplexen zu verbinden.

Zu den Materialien, die vom Sonnenlicht energetisch angeregt werden, gehört Titandioxid, das in Sonnencremes vorhanden ist, weil es die ultravioletten Strahlen der Sonne einfängt. Die Experten stellten eine Kunststofffolie her, in die sie Titandioxid-Partikel einbetteten. Diese klebten sie auf eine Glasscheibe, die sie anschließend durch einfaches Eintauchen in eine entsprechende Flüssigkeit mit einem organischen Farbstoff beschichteten.

Die Kombination aus Titandioxid und Farbstoffen brachte die gewünschte Wirkung. Sie fing weitaus mehr Sonnenlicht ein als Titandioxid allein, sodass sich die Wasser-Öl-Emulsion sehr schnell in die beiden Fraktionen aufteilte. Der MIT-Maschinenbau-Professor Kripa Varanasi und sein Team haben sich von der Fotovoltaik inspirieren lassen. In sogenannten Farbstoffsolarzellen, nach ihrem Erfinder auch Grätzel-Zellen genannt, verbessert ein Farbstoff das Einfangen der Sonnenstrahlen, sodass die Zellen mehr Strom erzeugen.

Auf ganz ähnliche Weise verhält es sich bei der beschichteten Glasscheibe. Es entsteht ein elektrischer Potenzialunterschied, der die Flüssigkeiten voneinander trennt. Das Salzwasser breitet sich auf der Oberfläche aus. Öl kann das nicht. Das physikalische Phänomen kann auch für ein spektakuläres Experiment genutzt werden. Wassertropfen lassen sich mit einem feinen Lichtstrahl über die Oberfläche jagen. Das ist nützlich, um wasserbasierte Flüssigkeiten in mikrofluidischen Systemen zu lenken. Kanäle wären dann überflüssig, ebenso Pumpen. So könnte ein Blutstropfen per Licht zur Analysezelle auf einem medizinischen Chip gelenkt werden, um ihn auf Krankheitserreger zu untersuchen.

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