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 Eine Karte der Zellkraftwerke
18.08.2017 | Albert-Ludwigs-Universität Freiburg im Breisgau

nachricht Chronische Infektionen aushebeln: Ein neuer Wirkstoff auf dem Weg in die Entwicklung
18.08.2017 | Deutsches Zentrum für Infektionsforschung

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: Unterwasserroboter soll nach einem Jahr in der arktischen Tiefsee auftauchen

Am Dienstag, den 22. August wird das Forschungsschiff Polarstern im norwegischen Tromsø zu einer besonderen Expedition in die Arktis starten: Der autonome Unterwasserroboter TRAMPER soll nach einem Jahr Einsatzzeit am arktischen Tiefseeboden auftauchen. Dieses Gerät und weitere robotische Systeme, die Tiefsee- und Weltraumforscher im Rahmen der Helmholtz-Allianz ROBEX gemeinsam entwickelt haben, werden nun knapp drei Wochen lang unter Realbedingungen getestet. ROBEX hat das Ziel, neue Technologien für die Erkundung schwer erreichbarer Gebiete mit extremen Umweltbedingungen zu entwickeln.

„Auftauchen wird der TRAMPER“, sagt Dr. Frank Wenzhöfer vom Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) selbstbewusst. Der...

Im Focus: Mit Barcodes der Zellentwicklung auf der Spur

Darüber, wie sich Blutzellen entwickeln, existieren verschiedene Auffassungen – sie basieren jedoch fast ausschließlich auf Experimenten, die lediglich Momentaufnahmen widerspiegeln. Wissenschaftler des Deutschen Krebsforschungszentrums stellen nun im Fachjournal Nature eine neue Technik vor, mit der sich das Geschehen dynamisch erfassen lässt: Mithilfe eines „Zufallsgenerators“ versehen sie Blutstammzellen mit genetischen Barcodes und können so verfolgen, welche Zelltypen aus der Stammzelle hervorgehen. Diese Technik erlaubt künftig völlig neue Einblicke in die Entwicklung unterschiedlicher Gewebe sowie in die Krebsentstehung.

Wie entsteht die Vielzahl verschiedener Zelltypen im Blut? Diese Frage beschäftigt Wissenschaftler schon lange. Nach der klassischen Vorstellung fächern sich...

Im Focus: Fizzy soda water could be key to clean manufacture of flat wonder material: Graphene

Whether you call it effervescent, fizzy, or sparkling, carbonated water is making a comeback as a beverage. Aside from quenching thirst, researchers at the University of Illinois at Urbana-Champaign have discovered a new use for these "bubbly" concoctions that will have major impact on the manufacturer of the world's thinnest, flattest, and one most useful materials -- graphene.

As graphene's popularity grows as an advanced "wonder" material, the speed and quality at which it can be manufactured will be paramount. With that in mind,...

Im Focus: Forscher entwickeln maisförmigen Arzneimittel-Transporter zum Inhalieren

Er sieht aus wie ein Maiskolben, ist winzig wie ein Bakterium und kann einen Wirkstoff direkt in die Lungenzellen liefern: Das zylinderförmige Vehikel für Arzneistoffe, das Pharmazeuten der Universität des Saarlandes entwickelt haben, kann inhaliert werden. Professor Marc Schneider und sein Team machen sich dabei die körpereigene Abwehr zunutze: Makrophagen, die Fresszellen des Immunsystems, fressen den gesundheitlich unbedenklichen „Nano-Mais“ und setzen dabei den in ihm enthaltenen Wirkstoff frei. Bei ihrer Forschung arbeiteten die Pharmazeuten mit Forschern der Medizinischen Fakultät der Saar-Uni, des Leibniz-Instituts für Neue Materialien und der Universität Marburg zusammen Ihre Forschungsergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler in der Fachzeitschrift Advanced Healthcare Materials. DOI: 10.1002/adhm.201700478

Ein Medikament wirkt nur, wenn es dort ankommt, wo es wirken soll. Wird ein Mittel inhaliert, muss der Wirkstoff in der Lunge zuerst die Hindernisse...

Im Focus: Exotische Quantenzustände: Physiker erzeugen erstmals optische „Töpfe" für ein Super-Photon

Physikern der Universität Bonn ist es gelungen, optische Mulden und komplexere Muster zu erzeugen, in die das Licht eines Bose-Einstein-Kondensates fließt. Die Herstellung solch sehr verlustarmer Strukturen für Licht ist eine Voraussetzung für komplexe Schaltkreise für Licht, beispielsweise für die Quanteninformationsverarbeitung einer neuen Computergeneration. Die Wissenschaftler stellen nun ihre Ergebnisse im Fachjournal „Nature Photonics“ vor.

Lichtteilchen (Photonen) kommen als winzige, unteilbare Portionen vor. Viele Tausend dieser Licht-Portionen lassen sich zu einem einzigen Super-Photon...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

European Conference on Eye Movements: Internationale Tagung an der Bergischen Universität Wuppertal

18.08.2017 | Veranstaltungen

Einblicke ins menschliche Denken

17.08.2017 | Veranstaltungen

Eröffnung der INC.worX-Erlebniswelt während der Technologie- und Innovationsmanagement-Tagung 2017

16.08.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Eine Karte der Zellkraftwerke

18.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Chronische Infektionen aushebeln: Ein neuer Wirkstoff auf dem Weg in die Entwicklung

18.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Computer mit Köpfchen

18.08.2017 | Informationstechnologie