Wie bei Menschen werden auch in Sauerstoff durch schlechtes Umfeld zerstörerische Kräfte erweckt, berichten niederösterreichische Forscher: Saures Milieu fördert die Entstehung von aggressivem "Singulett-Sauerstoff". Er richtet etwa in lebenden Zellen und elektrischen Batterien Schaden an. Zellen haben ihr Innenleben entsprechend angepasst, bei Akkus könnte man dies auch tun, um ihre Leistungsfähigkeit und Haltbarkeit zu verbessern, so das Team im Fachmagazin "Nature".
Der "böse" Singulett-Sauerstoff ist eigentlich nur durch eine kleine Veränderung vom normalen, "guten" Sauerstoff zu unterscheiden, der von Chemikern "Triplett-Sauerstoff" genannt wird, so die Forscher um Stefan Freunberger vom Institute of Science and Technology Austria (ISTA) in Klosterneuburg: Seine zwei am meisten exponierten Bestandteile mit negativer elektrischer Ladung (Elektronen) rotieren in entgegengesetzte Richtungen statt in die gleiche Richtung. Außerdem halten sich diese bevorzugt im gleichen Bereich (Orbital) auf, und nicht jeder in seinem eigenen. Dadurch bleibt ein Orbital meist frei, was eine extreme Anziehungskraft auf Elektronen anderer Moleküle ringsum hat. Diese ist wohl der Grund für die starke Reaktionsfreude des Singulett-Sauerstoffes.
Meerwasser-Milieu begünstigt Bildung von "gutem" Sauerstoff
Bei Energie-Reaktionen in den "Zellkraftwerken" (Mitochondrien) wird meist "guter" Triplett-Sauerstoff gebildet. Dafür garantiert höchstwahrscheinlich das dortige gelinde Milieu mit einem leicht laugenhaften "pH-Wert" von acht, was etwa dem von Meerwasser entspricht. Wenn sich die Umgebung jedoch zu einem sauren pH-Wert (mit niedrigerer Zahl) verschiebt, steigt die Antriebskraft zur Bildung des "bösen" Singulett-Sauerstoffes, so die Forscher in einer Aussendung.
Mit angepassten pH-Werten könnte man demnach etwa in den Batterieflüssigkeiten (Elektrolyten) die Antriebskräfte in Richtung Singulett-Sauerstoff reduzieren und sie somit leistungsfähiger und haltbarer machen. Auch bei der Herstellung von Wasserstoff als klimafreundlichen Energieträger wird Sauerstoff freigesetzt, der durchaus vom unerwünschten Singulett-Typus sein kann. Auch dieser, derzeit recht energieaufwendige und ineffiziente, Prozess wäre nun vielleicht leichter zu verbessern, meinen die Forscherinnen und Forscher.
(S E R V I C E - https://dx.doi.org/10.1038/s41586-025-09587-7)