Selbstorganisation im Detail: Hüpfend ans Ziel

Wie sie gemeinsam mit Physikern der Universität Bordeaux im renommierten Fachmagazin Physical Review Letters berichten, verfolgten sie erstmals direkt die Bewegungen einzelner Stäbchen in einem selbstordnenden Schichtsystem aus lamellaren Schichten, einer so genannten Smektischen Phase.

Jede Schicht dieses Systems besteht aus dicht an dicht gelagerten Stäbchen. Die Forscher beobachteten, dass die Stäbchen sich kaum innerhalb der jeweiligen Schichten bewegen, aber von Schicht zu Schicht hüpfen. Das ist erstaunlich, weil dies dem übergeordneten Ordnungsbestreben entgegenzulaufen scheint und die Überwindung einer Energiebarriere erfordert.

Offensichtlich ist der entscheidende Faktor der zu Verfügung stehende Platz: Seitlich ist einfach keine Bewegung möglich. Die neuen Erkenntnisse könnten helfen, Ordnungsprozesse in Zellmembranen oder Flüssigkristallen besser zu verstehen.

Möglich wurden die Beobachtungen, weil die Forscher einzelne Stäbchen anfärbten und dadurch vor einem Hintergrund völlig identisch aussehender Stäbchen erkennen konnten. Als Stäbchen verwendeten sie fd-Viren, die den Vorteil haben, von Natur aus eine gleichmäßige Form und Größe zu besitzen. Die Versuchsanordnung bietet breite Einsatzmöglichkeiten für verschiedene physikalische und biologische Fragen.

Die Jülicher Forscher kombinierten zwei mikroskopische Verfahren, um einzelne, orange fluoreszierend angefärbte fd-Viren in einem selbstordnendem Schichtsystem aus nichtgefärbten Viren erkennen zu können (links). Die schematische Ausschnittsvergrößerung rechts zeigt einen der nur 88 Millionstel Millimeter langen Winzlinge beim Sprung von Schicht zu Schicht.

M.P. Lettinga and E. Grelet, „Self-Diffusion of Rodlike Viruses through Smectic Layers“, Phys.

Rev. Lett., 99, 197802, 1-4, (2007)

Originalpaper zum Download (pdf):
http://link.aip.org/getpdf/servlet/GetPDFServlet?filetype=pdf&id=PRLTAO000099000019197802000001
Homepage der Forscher:
http://www.fz-juelich.de/iff/d_iwm