Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Vorgänge in Miniporen und innere Ordnung von Riesenmolekülen

24.05.2005


NMR-Experte Gerd Buntkowsky ist neuer Professor für Physikalische Chemie an der Universität Jena


Die NMR-Spektroskopie ist Ausgangspunkt für die verschiedenen Forschungsaktivitäten von Prof. Dr. Gerd Buntkowsky, dem neuen Professor für Physikalische Chemie an der Universität Jena. NMR steht für Nuclear Magnetic Resonance, zu deutsch Kernspinresonanz. Bei diesem Verfahren wird das Verhalten des Kernspins, einer schnellen Drehung des Atomkerns um seine Achse, in starken gleichmäßigen Magnetfeldern untersucht. Die NMR ist heute eine der wichtigsten Methoden zur Aufklärung der Struktur vorzugsweise organischer Stoffe. "Wir gebrauchen NMR-Spektroskopie u. a., um so genannte weiche Materie zu untersuchen", berichtet Buntkowsky. Darunter versteht man Feststoffe, deren Moleküle nicht hochgeordnet in einem Kristallgitter vorliegen. Typische Vertreter sind Biopolymere wie Eiweiße oder ihre katalytisch aktiven Vettern, die Enzyme. Sie bestehen aus vielen verschiedenen Grundbausteinen, die vielfältige Möglichkeiten haben, sich zu organisieren.

"Ihre geometrische Struktur entsteht durch das Wechselspiel von wasserabweisenden oder wasserliebenden Eigenschaften der Bausteine, ihren sterischen Wechselwirkungen, Ladungsverteilungen und nicht zuletzt Wasserstoffbrückenbindungen", erklärt der Physiker, der von der Freien Universität Berlin an die Friedrich-Schiller-Universität wechselte. Momentan leitet er in diesem Bereich Projekte in einem Sonderforschungsbereich (SFB) zu Protein-Kofaktor-Wechselwirkungen und einem Graduiertenkolleg zu Wasserstoffbrücken. "Wir wollen die Aufklärung der molekularen Wirkmechanismen einiger komplexer Biomoleküle voranbringen, indem wir mit NMR die funktionellen Wasserstoffbrückenbindungen untersuchen", so Buntkowsky. Diese Untersuchungen stehen im engen Zusammenhang mit den Zielen des Jenaer SFBs "Metallvermittelte Reaktionen nach dem Vorbild der Natur".


Ausgefeilte NMR-Techniken benötigt Buntkowsky jedoch auch, um grundlegende Fragen zur Dynamik kondensierter Materie zu beantworten. So untersucht er beispielsweise, wie sich Gastmoleküle, z. B. Wasser, in den Poren von Silikatmaterialien verhalten. Der Porendurchmesser beträgt einen Nanometer. Legt man die typische Größe eines Wassermoleküls von etwa 0,1 Nanometer zugrunde, bedeutet das, dass nur einige Dutzend Moleküle quer in die Pore passen. Auch hier bilden sich wieder Wasserstoffbrückenbindungen aus, die sich mit NMR-Technicken untersuchen lassen. "Solche Experimente tragen zum Verständnis der Wasser-Oberflächenwechselwirkung auf molekularer Ebene bei", erklärt Buntkowsky. Die porösen Silikatmaterialien, an denen er forscht, sind zudem für katalytische Anwendungen interessant, denn sie haben riesige innere Oberflächen, die sich relativ leicht chemisch modifizieren lassen. Zum Vergleich: Drei zuckerwürfelgroße Teile haben die innere Oberfläche eines Fußballfeldes. Mit seinen Forschungen bietet der neue Physikochemiker der Uni Jena Ansatzpunkte für Physik-Theoretiker, Materialwissenschaftler aber auch Biologen und Mediziner.

Im Westerwald aufgewachsen studierte Gerd Buntkowsky Physik an der Freien Universität Berlin. Dort promovierte er 1991 über optische Kernspinpolarisation und Multiquanten-NMR an organischen Festkörpern und betrieb danach strukturelle und dynamische Studien mit dipolarer und quadrupolarer Festkörper-NMR, die in seine Habilitation (2000) einflossen. Ein Auslandsaufenthalt führte ihn an das National Institute of Health in Bethesda, USA. Dort begann er mit NMR-Methoden die Struktur von beta-Amyloidpeptiden zu untersuchen. Die langen Eiweißketten "verkleben" zu beta-Faltblattstrukturen und bilden in den Hirnen von Alzheimerpatienten spezifische Plaques. Auch diese Alzheimer-Forschungen will Buntkowsky nun in Jena fortführen.

Kontakt:
Prof. Dr. Gerd Buntkowsky
Institut für Physikalische Chemie der Universität Jena
Helmholtzweg 4, 07743 Jena
Tel.: 03641 / 948310
E-Mail: gerd.buntkowsky@uni-jena.de

Hintergrundinformation zur NMR-Spektroskopie:

NMR steht für Nuclear Magnetic Resonance, zu deutsch Kernmagnetische Resonanz oder Kernspinresonanz. Die NMR-Spektroskopie beruht auf dem Phänomen der Kernspinresonanz in starken, homogenen Magnetfeldern. Der Eigendrehimpuls der Atomkerne, Spin genannt, hat zwei energetisch unterschiedliche Orientierungsmöglichkeiten in diesem Magnetfeld. Durch Einstrahlung von passenden Energiequanten können Spins in den höherwertigen Energiezustand "umklappen". Dabei wird eine Radiowelle mit der entsprechenden Frequenz absorbiert. Dies wird messtechnisch erfasst. Die Atome können chemisch aber unterschiedlich gebunden sein, so dass die Änderung der Elektronendichte zu einer Abschirmung bzw. Freilegung des Atomkerns führt. Das bewirkt, dass hier eine geringere bzw. höhere effektive Feldstärke wirkt. Hiermit geht auch eine Verschiebung der Resonanzfrequenz einher. Auf diesem Prinzip und dem Phänomen, dass einige Atomkerne miteinander in Kopplung treten, beruht die Strukturbestimmung mittels NMR-Techniken. Die Methode ist eng verwandt mit der in der Medizin eingesetzten Kernspintomographie.

Stefanie Hahn | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-jena.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Neuer Abwehrmechanismus gegen Sauerstoffradikale entdeckt
18.06.2018 | Universität Bern

nachricht Umwandlung von nicht-neuronalen Zellen in Nervenzellen
18.06.2018 | Universitätsmedizin der Johannes Gutenberg-Universität Mainz

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: AchemAsia 2019 in Shanghai

Die AchemAsia geht in ihr viertes Jahrzehnt und bricht auf zu neuen Ufern: Das International Expo and Innovation Forum for Sustainable Chemical Production findet vom 21. bis 23. Mai 2019 in Shanghai, China statt. Gleichzeitig erhält die Veranstaltung ein aktuelles Profil: Die elfte Ausgabe fokussiert auf Themen, die für Chinas Prozessindustrie besonders relevant sind, und legt den Schwerpunkt auf Nachhaltigkeit und Innovation.

1989 wurde die AchemAsia als Spin-Off der ACHEMA ins Leben gerufen, um die Bedürfnisse der sich damals noch entwickelnden Iindustrie in China zu erfüllen. Seit...

Im Focus: AchemAsia 2019 will take place in Shanghai

Moving into its fourth decade, AchemAsia is setting out for new horizons: The International Expo and Innovation Forum for Sustainable Chemical Production will take place from 21-23 May 2019 in Shanghai, China. With an updated event profile, the eleventh edition focusses on topics that are especially relevant for the Chinese process industry, putting a strong emphasis on sustainability and innovation.

Founded in 1989 as a spin-off of ACHEMA to cater to the needs of China’s then developing industry, AchemAsia has since grown into a platform where the latest...

Im Focus: Li-Fi erstmals für das industrielle Internet der Dinge getestet

Mit einer Abschlusspräsentation im BMW Werk München wurde das BMBF-geförderte Projekt OWICELLS erfolgreich abgeschlossen. Dabei wurde eine Li-Fi Kommunikation zu einem mobilen Roboter in einer 5x5m² Fertigungszelle demonstriert, der produktionsübliche Vorgänge durchführt (Teile schweißen, umlegen und prüfen). Die robuste, optische Drahtlosübertragung beruht auf räumlicher Diversität, d.h. Daten werden von mehreren LEDs und mehreren Photodioden gleichzeitig gesendet und empfangen. Das System kann Daten mit mehr als 100 Mbit/s und fünf Millisekunden Latenz übertragen.

Moderne Produktionstechniken in der Automobilindustrie müssen flexibler werden, um sich an individuelle Kundenwünsche anpassen zu können. Forscher untersuchen...

Im Focus: First real-time test of Li-Fi utilization for the industrial Internet of Things

The BMBF-funded OWICELLS project was successfully completed with a final presentation at the BMW plant in Munich. The presentation demonstrated a Li-Fi communication with a mobile robot, while the robot carried out usual production processes (welding, moving and testing parts) in a 5x5m² production cell. The robust, optical wireless transmission is based on spatial diversity; in other words, data is sent and received simultaneously by several LEDs and several photodiodes. The system can transmit data at more than 100 Mbit/s and five milliseconds latency.

Modern production technologies in the automobile industry must become more flexible in order to fulfil individual customer requirements.

Im Focus: ALMA entdeckt Trio von Baby-Planeten rund um neugeborenen Stern

Neuartige Technik, um die jüngsten Planeten in unserer Galaxis zu finden

Zwei unabhängige Astronomenteams haben mit ALMA überzeugende Belege dafür gefunden, dass sich drei junge Planeten im Orbit um den Säuglingsstern HD 163296...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Simulierter Eingriff am virtuellen Herzen

18.06.2018 | Veranstaltungen

Künstliche Intelligenz – Schafft der Mensch seine Arbeit ab?

15.06.2018 | Veranstaltungen

Internationale Konferenz zur Asteroidenforschung in Garching

13.06.2018 | Veranstaltungen

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

Neuer Abwehrmechanismus gegen Sauerstoffradikale entdeckt

18.06.2018 | Biowissenschaften Chemie

Umwandlung von nicht-neuronalen Zellen in Nervenzellen

18.06.2018 | Biowissenschaften Chemie

Im Fußballfieber: Rittal Cup verspricht Spannung und Spaß

18.06.2018 | Unternehmensmeldung

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