Kontakt
Impressum
Schnüffelnde Hunde - ein alkohöllisches Beispiel
|
Am Beispiel des Alkoholmoleküls und seiner Cluster soll eine solche Pulsfrequenzverteilung illustriert werden. Wie das Bild zeigt, ähnelt das Alkoholmolekül einem kleinen Hündchen, das gerade ein Hinterbein hebt, wobei der Schwanz von einem Bein nicht immer unterscheidbar ist. Die Schnauze ist ein positiv polarisiertes Wasserstoffatom, der Kopf bildet die negative Seite. Dabei kann es den Kopf nach vorne recken (sogenannte trans-Konformation - Schnauze und Rückgrat zeigen voneinander weg), oder es kann mit dem Kopf nach rechts oder links schauen (sogenannte gauche-Konformationen - Schnauze und Rückgrat sind benachbart). Das Alkoholhündchen zieht ersteres vor, das entsprechende Pulssignal ist größer. Der Puls selbst ist mit 110,2 Billionen Schlägen pro Sekunde recht hoch. Allerdings darf man nicht vergessen, dass kleine Lebewesen generell einen höheren Puls haben, und das Alkoholhündchen ist mit weniger als einem Millionstel Millimeter Kopf-Schwanz-Länge nicht gerade ein Riese. Übrigens entspricht beim Alkoholhündchen der Herzschlag der Atemfrequenz, und damit einer Schnüffelbewegung im Kopfbereich, die Bildchen zeigen das in Zeitlupe. Wendet das Hündchen nun die Schnauze um 120 Grad nach rechts oder links, so sinken der Puls und die Schnüffelfrequenz etwas ab, auf ca. 109,8 Billionen Schläge pro Sekunde. Zwischen Rechts- und Links-Blick gibt es dabei erwartungsgemäß keinen Unterschied. |
|
Treffen sich nun aber zwei Alkoholhündchen, so wird es kompliziert - anstatt sich nur undifferenziert zu beschnüffeln, bilden sie miteinander eine Wasserstoffbrücke aus. Eines der Hündchen vertieft seine Schnauze - {Achtung: jetzt kommt der große Unterschied zu größeren Vertretern der Hunderasse} - in den Kopfbereich des anderen, genauer gesagt, in den Bereich seiner Ohren, denn dort ist die negative Ladung konzentriert. Körper und Schwanzbereich sind nicht so interessant, aber manchmal einfach im Weg. Und nun kann man ausrechnen, wie viele verschiedene Hündchenpaarungen es geben kann. Hündchen Nummer 1 kann seine Schnauze in drei Richtungen wenden und an zwei Ohren von Hündchen Nummer 2 schnüffeln, macht 3x2=6 Möglichkeiten für den Donor. Dabei kann auch das Akzeptor-Hündchen nach links, nach rechts, oder geradeaus schauen, macht insgesamt 6x3=18 Hündchenpaarungen. Diese 18 kann man nicht alle am Puls unterscheiden, denn immer zwei sind Spiegelbilder voneinander und haben demnach jeweils denselben Puls. Aber immerhin 9 verschiedene Pulssignale müsste es doch geben. Und das sowohl vom Donorhündchen als auch vom Akzeptorhündchen. Und dann können wir die beiden Hündchen auch noch vertauschen (siehe unten).
Nun ist es bei den Alkoholdimeren aber nicht viel anders als gelegentlich im Hunde- oder Menschenleben. Den Akzeptor lässt die Schnüffelaktion des Donors ziemlich gleichgültig, sein Puls ist nur unwesentlich verändert gegenüber dem eines freien, ungebundenen Hündchens - kaum nachweisbar. Aber der Donor, der aktive Schnüffler, erlebt eine vergleichsweise gewaltige Pulsänderung, und die ist in den 9 Stellungen etwas unterschiedlich. Genau gesagt: 106,3 , 106,1 und 105,9 Billionen pro Sekunde (siehe Spektrum). Man sieht interessanterweise nicht 9, sondern nur 3 Signale. Bis vor kurzem war nicht klar, ob hier einige Stellungen zufälligerweise denselben Puls haben oder ob einige der 9 möglichen, unterschiedlichen Stellungen zu unbeliebt sind und daher nicht vorkommen. Inzwischen ist die Forschung weiter. Es konnte mittels Raman-Spektroskopie gezeigt werden, dass mindestens vier Stellungen auftreten. Außerdem ließ sich mit einer besonderen Technik zeigen, dass die Stellung mit der langsamsten und damit genüsslichsten Schnüffelfrequenz auch die beliebteste ist. Hierzu wurden die Hundepärchen mit Argonatomen bombardiert. Dies ist eine vergleichsweise grausame Prozedur, da die Argon-Atome nur unwesentlich leichter sind als die Hunde selbst. Das Bombardement führt dazu, dass die Hunde in ihrem Beschnüffelungsakt gestört werden und sich ständig neu positionieren müssen. Plagt man sie lange genug, so gewinnt die Lieblingsstellung, während bei der gewöhnlichen Erzeugung der Hundepärchen durch Überschallexpansion im 10x leichteren Helium diese eher in der zuerst gefundenen Anordnung beharren. Übertreibt man es mit dem Argon, so beginnen die Atome an den Hündchen zu kleben und hüllen diese in eine dicke Schicht ein, man spricht von Matrixisolation. Sie gelingt sogar im freien Flug, während die traditionelle Variante auf einer Oberfläche durchgeführt wird.
Eines ist besonders festzuhalten - bei der Paarbildung wird die Schnüffelfrequenz abgesenkt - das Donorhündchen schnüffelt am Ohr des anderen einfach intensiver. Das erkennt man auch daran, dass das Signal an Intensität zunimmt, das Schnüffeln wird zwar langsamer, aber heftiger. Deshalb lassen sich Hundepaare leichter nachweisen als einzelne Hunde. Übrigens gelingt es problemlos, in einem Kubikzentimeter Volumen Billionen von molekularen Hundepaaren zu erzeugen, das ist der Vorteil der geringen Abmessung der Alkoholmoleküle. Und noch eine Anmerkung: Wie im Abschnitt Rollentausch erklärt, vertauschen auch unsere Hündchen permanent ihre Donor- und Akzeptorrolle. Jeder darf mal schnüffeln und seinen Puls dadurch absenken. Bisher ist allerdings noch nicht bekannt, wie schnell der Wechsel stattfindet.
Bei noch niedrigeren Pulsfrequenzen, im Bereich von 103,2 Billionen pro Sekunde, findet man ein weiteres Signal. Sie werden unschwer erraten, dass es von Trimeren stammt, von Hundetriaden. Hier ist nun etwas möglich, was bei den Pärchen anatomisch nicht realisierbar war. Jedes Hündchen kann GLEICHZEITIG an einem anderen schnüffeln und von einem anderen beschnüffelt werden. Die drei bilden also einen Kreis, Hund A schnüffelt am linken Ohr von Hund B, der schüffelt am linken Ohr von Hund C, und der wiederum am linken Ohr von Hund A. Oder anders herum. Kein Wunder, dass die Schnüffelfrequenz besonders niedrig, die Intensität besonders hoch ist. Noch tiefer ist die Frequenz, wenn vier Hunde aneinander schnuppern, nämlich 97,9 Billionen pro Sekunde, aber damit erreicht man auch langsam eine Grenze, die Signale der größeren Hundegruppen türmen sich alle aufeinander auf und sind relativ breit. Es bringt den Alkoholhündchen nicht mehr viel Lustgewinn, in Gruppen von mehr als vier zu schnüffeln. Im flüssigen Alkohol bilden die Hündchen übrigens lange, variable Schnüffelketten aus. Der Ringschluss lohnt sich einfach nicht, wenn so viele Schnüffelpartner dicht gedrängt sind.
Nun ist die Schnüffelbewegung nicht die einzige Bewegung, die so ein Hund ausführen kann. Es gibt in der molekularen Welt immer genau drei mal so viele Bewegungsarten, wie das Molekül Atome hat. Drei davon sind Bewegungen des ganzen Moleküls nach oben/unten, nach rechts/links und nach vorne/hinten. Drei weitere sind Drehungen des ganzen Moleküls. Und die restlichen 21, die so ein Alkoholhündchen drauf hat? Die schauen Sie sich am besten mal in den Cartoons an:
1 THz = 1 Billion Schwingungen pro Sekunde
|