Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

RUB-Studie: Langgesuchtes Molekül wird sichtbar

21.03.2001


... mehr zu:
»Erzeugung »Molekül »Teilchen »Weltraum
RUB-Studie: Chemie bei Eiseskälte
Maßgeblich für verschiedene Lebensbereiche

Was hat die Chemie des Weltalls mit der Krebsentstehung in biologischen Systemen gemeinsam? - In beiden Fällen bestimmen kurzlebige und reaktive Moleküle das Geschehen auf molekularer Ebene. Eine der grundlegenden reaktiven Zwischenstufen der Organischen Chemie ist das Phenylkation, dessen Existenz in kondensierter (nicht gasförmiger) Phase bisher nur theoretisch vorhergesagt wurde. Der direkte Nachweis gelang nun Dipl. Chem. Michael Winkler in seiner Diplomarbeit "Photoionisation von Arylradikalen in kryogenen Matrizes. Matrixisolation des Phenylkations und verwandter Systeme" (Betreuer: Prof. Dr. Wolfram Sander). Für seine Arbeit wurde er mit einem der Preise an Studierende 2000 der RUB ausgezeichnet.

Geladene Teilchen sind schwierig zu untersuchen

Während einer chemischen Reaktion entstehen häufig Zwischenprodukte, die sehr kurzlebig sind, und die sich daher mit klassischen spektroskopischen Methoden nur schlecht direkt beobachten lassen. Zur Lösung dieses Problems bieten sich zwei Ansätze an: Sehr schnell hinschauen, das ist der Ansatz der so genannten zeitaufgelösten Spektroskopie, für deren Perfektionierung 1999 der Nobelpreis (an A.H. Zewail) verliehen wurde. Eine andere Möglichkeit ist die Erzeugung des reaktiven Moleküls in einem unreaktiven Medium. Für Neutralmoleküle hat sich die Isolation in festen Edelgaskristallen bei sehr tiefen Temperaturen bewährt. Bei dieser "Matrixisolationsspektroskopie" ist das reaktive Teilchen in einen Edelgasverband eingeschlossen wie die Rosinen in einem Milchbrötchen. Geladene Teilchen konnten bisher nur in wenigen Einzelfällen in Edelgaskristalle eingebracht werden. Positiv geladene Teilchen (Kationen) können zwar oft in so genannten "Supersäuren" - für ihre Entwicklung gab es wiederum einen Nobelpreis (1994, an G. A. Olah) - ausreichend lange stabilisiert werden, um sie klassischen Untersuchungsmethoden zugänglich zu machen, das hochreaktive Phenylkation entzog sich bislang jedoch jeder Detektion in kondensierter Phase.

Schockgefrorene Moleküle

Hier setzt Winklers Strategie an: Mit Hilfe von Mikrowellen erhitzte er das Edelgas Argon so stark, dass daraus ein Edelgasplasma entstand, das er durch ein Rohr auf eine sehr kalte Scheibe schoss. Kurz vor der Scheibe fügte er einen Vorläufer des zu untersuchenden Moleküls hinzu. Die beiden Stoffe mischten sich und wurden auf der Scheibe bei -263°C schockgefroren. Das isolierte geladene Molekül befand sich in einem Argonkristall und ließ sich untersuchen.

Vom Weltraum bis zur Biochemie

Die Ergebnisse dieser Grundlagenforschung können helfen, viele Lebensbereiche besser zu verstehen. Denn sowohl die Chemie des Weltraums als auch die Biochemie werden von geladenen Molekülen dominiert. Im Weltraum bietet das interstellare Vakuum, auf der Erde polare Medien wie etwa Wasser einen idealen Lebensraum für hochreaktive Kationen. Arylkationen (d.h. positiv geladene Teilchen, die sich formal von Benzolderivaten ableiten) belegen in beiden Fällen Schlüsselpositionen. So wird die "Deaminierung" von DNA-Basenpaaren und die Abreaktion von dadurch gebildeten Arylkationen schon seit langem als wichtiger Mechanismus der Krebsentstehung diskutiert. Neben einem besseren Verständnis der grundlegenden Prozesse dieser Bereiche erhoffen sich Winkler und Sander interessante Impulse für andere (besonders materialwissenschaftlich orientierte) Bereiche, z. B. für ein besseres Verständnis der plasmagestützten Erzeugung von Silicium-Carbid-Oberflächen aus siliciumorganischen Verbindungen. Sie verläuft mit großer Wahrscheinlichkeit über Silylkationen, die bisher ebenfalls keiner direkten Untersuchung zugänglich waren.

Weitere Informationen

Dipl. Chem. Michael Winkler, Ruhr-Universität Bochum, Fakultät für Chemie, Arbeitskreis Sander, Lehrstuhl für Organische Chemie II, 44780 Bochum, Tel. 0234/32-27884, E-Mail:  micha@xenon.orch.ruhr-uni-bochum.de

Dr. Josef König | idw

Weitere Berichte zu: Erzeugung Molekül Teilchen Weltraum

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht 'Fix Me Another Marguerite!'
23.06.2017 | Universität Regensburg

nachricht Schimpansen belohnen Gefälligkeiten
23.06.2017 | Max-Planck-Institut für Mathematik in den Naturwissenschaften (MPIMIS)

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Can we see monkeys from space? Emerging technologies to map biodiversity

An international team of scientists has proposed a new multi-disciplinary approach in which an array of new technologies will allow us to map biodiversity and the risks that wildlife is facing at the scale of whole landscapes. The findings are published in Nature Ecology and Evolution. This international research is led by the Kunming Institute of Zoology from China, University of East Anglia, University of Leicester and the Leibniz Institute for Zoo and Wildlife Research.

Using a combination of satellite and ground data, the team proposes that it is now possible to map biodiversity with an accuracy that has not been previously...

Im Focus: Klima-Satellit: Mit robuster Lasertechnik Methan auf der Spur

Hitzewellen in der Arktis, längere Vegetationsperioden in Europa, schwere Überschwemmungen in Westafrika – mit Hilfe des deutsch-französischen Satelliten MERLIN wollen Wissenschaftler ab 2021 die Emissionen des Treibhausgases Methan auf der Erde erforschen. Möglich macht das ein neues robustes Lasersystem des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnologie ILT in Aachen, das eine bisher unerreichte Messgenauigkeit erzielt.

Methan entsteht unter anderem bei Fäulnisprozessen. Es ist 25-mal wirksamer als das klimaschädliche Kohlendioxid, kommt in der Erdatmosphäre aber lange nicht...

Im Focus: Climate satellite: Tracking methane with robust laser technology

Heatwaves in the Arctic, longer periods of vegetation in Europe, severe floods in West Africa – starting in 2021, scientists want to explore the emissions of the greenhouse gas methane with the German-French satellite MERLIN. This is made possible by a new robust laser system of the Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT in Aachen, which achieves unprecedented measurement accuracy.

Methane is primarily the result of the decomposition of organic matter. The gas has a 25 times greater warming potential than carbon dioxide, but is not as...

Im Focus: How protons move through a fuel cell

Hydrogen is regarded as the energy source of the future: It is produced with solar power and can be used to generate heat and electricity in fuel cells. Empa researchers have now succeeded in decoding the movement of hydrogen ions in crystals – a key step towards more efficient energy conversion in the hydrogen industry of tomorrow.

As charge carriers, electrons and ions play the leading role in electrochemical energy storage devices and converters such as batteries and fuel cells. Proton...

Im Focus: Die Schweiz in Pole-Position in der neuen ESA-Mission

Die Europäische Weltraumagentur ESA gab heute grünes Licht für die industrielle Produktion von PLATO, der grössten europäischen wissenschaftlichen Mission zu Exoplaneten. Partner dieser Mission sind die Universitäten Bern und Genf.

Die Europäische Weltraumagentur ESA lanciert heute PLATO (PLAnetary Transits and Oscillation of stars), die grösste europäische wissenschaftliche Mission zur...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Von Batterieforschung bis Optoelektronik

23.06.2017 | Veranstaltungen

10. HDT-Tagung: Elektrische Antriebstechnologie für Hybrid- und Elektrofahrzeuge

22.06.2017 | Veranstaltungen

„Fit für die Industrie 4.0“ – Tagung von Hochschule Darmstadt und Schader-Stiftung am 27. Juni

22.06.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Radioaktive Elemente in Cassiopeia A liefern Hinweise auf Neutrinos als Ursache der Supernova-Explosion

23.06.2017 | Physik Astronomie

Dünenökosysteme modellieren

23.06.2017 | Ökologie Umwelt- Naturschutz

Makro-Mikrowelle macht Leichtbau für Luft- und Raumfahrt effizienter

23.06.2017 | Materialwissenschaften