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 Schwarzen Hautkrebs in den Tiefschlaf versetzen
22.02.2018 | Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin in der Helmholtz-Gemeinschaft

nachricht Wirbelstürme im Herzen
22.02.2018 | Max-Planck-Institut für Dynamik und Selbstorganisation

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: Verlässliche Quantencomputer entwickeln

Internationalem Forschungsteam gelingt wichtiger Schritt auf dem Weg zur Lösung von Zertifizierungsproblemen

Quantencomputer sollen künftig algorithmische Probleme lösen, die selbst die größten klassischen Superrechner überfordern. Doch wie lässt sich prüfen, dass der...

Im Focus: Developing reliable quantum computers

International research team makes important step on the path to solving certification problems

Quantum computers may one day solve algorithmic problems which even the biggest supercomputers today can’t manage. But how do you test a quantum computer to...

Im Focus: Innovation im Leichtbaubereich: Belastbares Sandwich aus Aramid und Carbon

Die Entwicklung von Leichtbaustrukturen ist eines der zentralen Zukunftsthemen unserer Gesellschaft. Besonders in der Luftfahrtindustrie und in anderen Transportbereichen sind Leichtbaustrukturen gefragt. Sie ermöglichen Energieeinsparungen und reduzieren den Ressourcenverbrauch bei Treibstoffen und Material. Zum Einsatz kommen dabei Verbundmaterialien in der so genannten Sandwich-Bauweise. Diese bestehen aus zwei dünnen, steifen und hochfesten Deckschichten mit einer dazwischen liegenden dicken, vergleichsweise leichten und weichen Mittelschicht, dem Sandwich-Kern.

Aramidpapier ist ein etabliertes Material für solche Sandwichkerne. Sein mechanisches Strukturversagen ist jedoch noch unzureichend erforscht: Bislang fehlten...

Im Focus: Die Brücke, die sich dehnen kann

Brücken verformen sich, daher baut man normalerweise Dehnfugen ein. An der TU Wien wurde eine Technik entwickelt, die ohne Fugen auskommt und dadurch viel Geld und Aufwand spart.

Wer im Auto mit flottem Tempo über eine Brücke fährt, spürt es sofort: Meist rumpelt man am Anfang und am Ende der Brücke über eine Dehnfuge, die dort...

Im Focus: Eine Frage der Dynamik

Die meisten Ionenkanäle lassen nur eine ganz bestimmte Sorte von Ionen passieren, zum Beispiel Natrium- oder Kaliumionen. Daneben gibt es jedoch eine Reihe von Kanälen, die für beide Ionensorten durchlässig sind. Wie den Eiweißmolekülen das gelingt, hat jetzt ein Team um die Wissenschaftlerin Han Sun (FMP) und die Arbeitsgruppe von Adam Lange (FMP) herausgefunden. Solche nicht-selektiven Kanäle besäßen anders als die selektiven eine dynamische Struktur ihres Selektivitätsfilters, berichten die FMP-Forscher im Fachblatt Nature Communications. Dieser Filter könne zwei unterschiedliche Formen ausbilden, die jeweils nur eine der beiden Ionensorten passieren lassen.

Ionenkanäle sind für den Organismus von herausragender Bedeutung. Wenn zum Beispiel Sinnesreize wahrgenommen, ans Gehirn weitergeleitet und dort verarbeitet...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - April 2018

21.02.2018 | Veranstaltungen

Tag der Seltenen Erkrankungen – Deutsche Leberstiftung informiert über seltene Lebererkrankungen

21.02.2018 | Veranstaltungen

Digitalisierung auf dem Prüfstand: Hochkarätige Konferenz zu Empowerment in der agilen Arbeitswelt

20.02.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Geheimtinte: Von antiken Rezepturen bis zu High-Tech-Varianten

22.02.2018 | Biowissenschaften Chemie

Neuer Sensor zur Messung der Luftströmung in Kühllagern von Obst und Gemüse

22.02.2018 | Energie und Elektrotechnik

Neues Prinzip der Proteinbindung entdeckt

22.02.2018 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics