Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Moleküle in der Falle

10.03.2005


Berliner Max-Planck-Forscher verwirklichen elektrodynamische Falle zur Untersuchung von Molekülen


Hochfeldsuchende Moleküle in der Falle. Durch raschen Spannungswechsel werden die Moleküle (hier zur Illustration nur ein einzelnes) in der Mitte einer elektrodynamischen Falle gehalten. Bild: Fritz-Haber-Institut



Normalerweise kann man Moleküle nicht beobachten, denn sie bewegen sich viel zu schnell. In den vergangenen Jahren ist es zwar bereits gelungen, so genannte niedrigfeldsuchende Moleküle mit Hilfe von optischen, magnetischen oder elektrischen Feldern einzufangen und zu analysieren, doch existiert ein weiterer Grundzustand, der hochfeldsuchende, in dem sich Moleküle bisher jedem Versuch, sie einzufangen, entziehen konnten. Wissenschaftler des Fritz-Haber-Instituts der Max-Planck-Gesellschaft haben nun gemeinsam mit Kollegen des FOM-Instituts für Plasmaphysik Rijnhuizen in Nieuwegein (Niederlande) eine Falle konstruiert, in der man sogar solche Moleküle einfangen und detailliert untersuchen kann (Physical Review Letters, 4. März 2005). Das eröffnet neue Möglichkeiten vor allem für die Erforschung von Molekülen, wie biologischen Makromolekülen, die keinen niedrigfeldsuchenden Grundzustand besitzen.



Seit einiger Zeit suchen Wissenschaftler nach Methoden, um Moleküle abbremsen oder sogar zum Stillstand bringen und dadurch besser untersuchen zu können. Je langsamer die Moleküle sind, desto mehr Zeit hat man, sie zu analysieren. Einmal zum Stillstand gebracht, kann man Moleküle zusammenhalten, indem man sie in einer Falle speichert.

Dipolare Moleküle wie etwa Ammoniak lassen sich in einem elektrischen Feld fangen. Diese neutralen Moleküle, die auf einer Seite positiv und auf der anderen Seite negativ geladen sind, existieren in zwei energetischen Zuständen - hochfeldsuchend und niedrigfeldsuchend. Niedrigfeldsuchende Moleküle werden von einem Feld mit geringer elektrischer Feldstärke angezogen und können daher nur in einem Feldminimum gespeichert werden. Hochfeldsuchende Moleküle hingegen werden von einem starken elektrischen Feld angezogen - eine Falle für diese Moleküle müsste deshalb ein Feldmaximum an einer anderen Stelle als der unter Spannung stehenden Elektrode aufweisen, was grundsätzlich unmöglich ist. Die Moleküle würden also immer zu der Elektrode streben und können deshalb nicht gespeichert werden.

Dennoch will man ausgerechnet hochfeldsuchende Moleküle speichern, weil gerade sie für grundlegende Untersuchungen in der Molekülphysik interessant sind. Hinzu kommt, dass größere Moleküle, beispielsweise Biomoleküle, häufig gar keine niedrigfeldsuchenden Zustände besitzen und somit nicht eingefangen werden könnten.

Forschern des Fritz-Haber-Instituts der Max-Planck-Gesellschaft in Berlin ist es nun gemeinsam mit Kollegen vom FOM-Institut für Plasmaphysik Rijnhuizen in Nieuwegein (Niederlande) gelungen, hochfeldsuchende Moleküle in einer Falle zu halten. Dazu haben die Forscher eine komplizierte Apparatur entwickelt. Aus einer Kammer werden in rascher Folge Ammoniakmoleküle ausgestoßen. Eine Abbremsvorrichtung lässt nur die in gerader Linie auftreffenden kalten, also langsamen Moleküle passieren und reduziert deren Geschwindigkeit weiter. Dann werden die Moleküle mit Mikrowellen bestrahlt, bis sie sich im hochfeldsuchenden Zustand befinden.

Um nun diese Moleküle möglichst lange beobachten zu können, konstruierten die Wissenschaftler eine Wechselstromfalle, die ein elektrisches Feld erzeugt, das in zwei Richtungen über ein Maximum, in die dritte Richtung aber über ein Minimum verfügt. Ändert man die Spannungen, wird ein gegensätzliches Feld mit zwei Minima und einem Maximum erzeugt. Schaltet man nun beide Felder abwechselnd, bleiben die Moleküle auf der Suche nach dem hochenergetischen Feld in der Falle gefangen und können weiteren Untersuchungen unterzogen werden. Die Abbildung zeigt, wie die Ammoniakmoleküle von der rasch wechselnden Spannung in der Falle zusammengehalten werden.

Prof. Gerard Meijer | idw
Weitere Informationen:
http://www.fhi-berlin.mpg.de
http://www.mpg.de

Weitere Berichte zu: Ammoniakmoleküle Maximum Molekül Plasmaphysik

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Bakterien aus dem Blut «ziehen»
07.12.2016 | Empa - Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt

nachricht HIV: Spur führt ins Recycling-System der Zelle
07.12.2016 | Forschungszentrum Jülich

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: Poröse kristalline Materialien: TU Graz-Forscher zeigt Methode zum gezielten Wachstum

Mikroporöse Kristalle (MOFs) bergen große Potentiale für die funktionalen Materialien der Zukunft. Paolo Falcaro von der TU Graz et al zeigen in Nature Materials, wie man MOFs gezielt im großen Maßstab wachsen lässt.

„Metal-organic frameworks“ (MOFs) genannte poröse Kristalle bestehen aus metallischen Knotenpunkten mit organischen Molekülen als Verbindungselemente. Dank...

Im Focus: Gravitationswellen als Sensor für Dunkle Materie

Die mit der Entdeckung von Gravitationswellen entstandene neue Disziplin der Gravitationswellen-Astronomie bekommt eine weitere Aufgabe: die Suche nach Dunkler Materie. Diese könnte aus einem Bose-Einstein-Kondensat sehr leichter Teilchen bestehen. Wie Rechnungen zeigen, würden Gravitationswellen gebremst, wenn sie durch derartige Dunkle Materie laufen. Dies führt zu einer Verspätung von Gravitationswellen relativ zu Licht, die bereits mit den heutigen Detektoren messbar sein sollte.

Im Universum muss es gut fünfmal mehr unsichtbare als sichtbare Materie geben. Woraus diese Dunkle Materie besteht, ist immer noch unbekannt. Die...

Im Focus: Significantly more productivity in USP lasers

In recent years, lasers with ultrashort pulses (USP) down to the femtosecond range have become established on an industrial scale. They could advance some applications with the much-lauded “cold ablation” – if that meant they would then achieve more throughput. A new generation of process engineering that will address this issue in particular will be discussed at the “4th UKP Workshop – Ultrafast Laser Technology” in April 2017.

Even back in the 1990s, scientists were comparing materials processing with nanosecond, picosecond and femtosesecond pulses. The result was surprising:...

Im Focus: Wie sich Zellen gegen Salmonellen verteidigen

Bioinformatiker der Goethe-Universität haben das erste mathematische Modell für einen zentralen Verteidigungsmechanismus der Zelle gegen das Bakterium Salmonella entwickelt. Sie können ihren experimentell arbeitenden Kollegen damit wertvolle Anregungen zur Aufklärung der beteiligten Signalwege geben.

Jedes Jahr sind Salmonellen weltweit für Millionen von Infektionen und tausende Todesfälle verantwortlich. Die Körperzellen können sich aber gegen die...

Im Focus: Shape matters when light meets atom

Mapping the interaction of a single atom with a single photon may inform design of quantum devices

Have you ever wondered how you see the world? Vision is about photons of light, which are packets of energy, interacting with the atoms or molecules in what...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

NRW Nano-Konferenz in Münster

07.12.2016 | Veranstaltungen

Wie aus reinen Daten ein verständliches Bild entsteht

05.12.2016 | Veranstaltungen

Von „Coopetition“ bis „Digitale Union“ – Die Fertigungsindustrien im digitalen Wandel

02.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Das Universum enthält weniger Materie als gedacht

07.12.2016 | Physik Astronomie

Partnerschaft auf Abstand: tiefgekühlte Helium-Moleküle

07.12.2016 | Physik Astronomie

Bakterien aus dem Blut «ziehen»

07.12.2016 | Biowissenschaften Chemie