Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Fingerabdrücke eines Moleküls

06.07.2005


Detektivarbeit im Labor und am Computer



Die meisten Moleküle haben eine wohldefinierte Struktur, die sich in Fingerabdruck ähnlichen Spektren darstellen. Im Falle des protonierten Methanmoleküls CH5+ war das aber bislang nicht so sicher: Die offene und kontrovers diskutierte Frage um die Struktur des Moleküls zu beantworten, gelang jetzt dank der interdisziplinären Zusammenarbeit von Experimentalphysikern um Professor Dr. Stephan Schlemmer vom I. Physikalisches Institut der Universität zu Köln und seinen Mitarbeitern an der Sternwarte Leiden, Physikern am Institut für Plasmaphysik in Rijnhuizen (NL) und theoretischen Chemikern der Universität Bochum. Sie fanden im Zusammenspiel von Experiment und Computersimulationen heraus, dass sich das Molekül zwar unentwegt rasend schnell verändert, aber eine bestimmte Konstellation bevorzugt. Über ihre Ergebnisse berichten die Forscher im US-Fachmagazin SCIENCE vom 30. Juni.

... mehr zu:
»CH5+ »Fingerabdruck »Labor »Molekül »Spektrum


Ein experimenteller Durchbruch gelang durch die Verwendung einer neuen Technik um das Spektrum des "Chamäleons" CH5+ im Infrarotbereich messen zu können. Der in den Experimenten benutzte Laserstrahl wurde vom Freien Elektronen Laser, FELIX, des FOM Instituts in Rijnhuizen erzeugt und in die "Ionenfalle" gelenkt, in der die CH5+-Moleküle gekühlt und dann spektroskopiert wurden. Seit vielen Jahren war man vergeblich auf der Suche nach den charakteristischen Fingerabdrücken der Infrarotspektroskopie gerade für dieses Molekül. "Erst durch die ausgefeilte Speichertechnik für Ionen in Kombination mit FELIX wurde die Bestimmung der Fingerabdrücke dieses besonderen Moleküls möglich", erklärt Schlemmer den großen experimentellen Fortschritt.

Aber ein Spektrum ohne Interpretation ist wenig wert. Hier kommt die Theorie zum Zuge: Das Infrarotspektrum haben die Forscher im virtuellen Labor, BOVILAB@RUB, ohne jeden Rückgriff auf experimentelle Daten, also "ab initio", simuliert. Auch hier gab es große Schwierigkeiten zu überwinden, greifen doch die üblicherweise verwendeten theoretischen Methoden nicht: "Das Molekül ändert dauernd seine Struktur", erläutert Marx, "aber gerade das Vorhandensein einer bestimmten Struktur ist Voraussetzung bei traditionellen Methoden zur Berechnung solcher Spektren."

Die Übereinstimmung des so berechneten mit dem gemessenen Spektrum ist hervorragend, so dass daraufhin - bildlich gesprochen - das hierfür verantwortliche atomistische Uhrwerk, bestehend aus fünf Protonen, einem Kohlenstoffkern und zusammengehalten von zehn Elektronen, im virtuellen Labor detailliert zerlegt werden konnte. Es zeigt sich, dass sich einerseits die relative Orientierung der fünf Protonen um das Zentrum rasant verändert, dies aber andererseits so koordiniert passiert, dass im Mittel eine Vorzugsanordnung eingenommen wird. Eine dynamische Animation der Molekülbewegungen stellten die Bochumer Forscher ins Internet (www.theochem.rub.de/go/ch5p.html).

Verantwortlich für die beobachtete Koordination der Bewegung ist eine sog. Dreizentren-Zweielektronen Bindung, welche eine H2-Einheit an ein CH3-Dreibein bindet. Dabei werden allerdings die Atome, die diese Untereinheiten bilden, dauernd ausgetauscht. "Diese Flüchtigkeit der Struktur gibt dem Molekül auch seine besonderen chemischen Eigenschaften, für die bereits 1994 der Nobelpreis in Chemie vergeben wurde", erklärt Professor Schlemmer und führt weiter aus: "Protonierte Methanmoleküle sind u.a. in der Astrochemie von Interesse, da sie mitverantwortlich sind für die Synthese von größeren Molekülen in interstellaren Wolken."

Gabriele Rutzen | idw
Weitere Informationen:
http://www.ph1.uni-koeln.de/
http://www.uni-koeln.de/

Weitere Berichte zu: CH5+ Fingerabdruck Labor Molekül Spektrum

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Auf der molekularen Streckbank
24.02.2017 | Technische Universität München

nachricht Sicherungskopie im Zentralhirn: Wie Fruchtfliegen ein Ortsgedächtnis bilden
24.02.2017 | 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: „Vernetzte Autonome Systeme“ von acatech und DFKI auf der CeBIT

Auf der IT-Messe CeBIT vom 20. bis 24. März präsentieren acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften und das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) in Kooperation mit der Deutschen Messe AG vernetzte Autonome Systeme. In Halle 12 am Stand B 63 erwarten die Besucherinnen und Besucher unter anderem Roboter, die Hand in Hand mit Menschen zusammenarbeiten oder die selbstständig gefährliche Umgebungen erkunden.

Auf der IT-Messe CeBIT vom 20. bis 24. März präsentieren acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften und das Deutsche Forschungszentrum für...

Im Focus: Kühler Zwerg und die sieben Planeten

Erdgroße Planeten mit gemäßigtem Klima in System mit ungewöhnlich vielen Planeten entdeckt

In einer Entfernung von nur 40 Lichtjahren haben Astronomen ein System aus sieben erdgroßen Planeten entdeckt. Alle Planeten wurden unter Verwendung von boden-...

Im Focus: Mehr Sicherheit für Flugzeuge

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem totalen Triebwerksausfall zum Einsatz kommt, um den Piloten ein sicheres Gleiten zu einem Notlandeplatz zu ermöglichen, und ein Assistenzsystem für Segelflieger, das ihnen das Erreichen größerer Höhen erleichtert. Präsentiert werden sie von Prof. Dr.-Ing. Wolfram Schiffmann auf der Internationalen Fachmesse für Allgemeine Luftfahrt AERO vom 5. bis 8. April in Friedrichshafen.

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem...

Im Focus: HIGH-TOOL unterstützt Verkehrsplanung in Europa

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt sich bewerten, wie verkehrspolitische Maßnahmen langfristig auf Wirtschaft, Gesellschaft und Umwelt wirken. HIGH-TOOL ist ein frei zugängliches Modell mit Modulen für Demografie, Wirtschaft und Ressourcen, Fahrzeugbestand, Nachfrage im Personen- und Güterverkehr sowie Umwelt und Sicherheit. An dem nun erfolgreich abgeschlossenen EU-Projekt unter der Koordination des KIT waren acht Partner aus fünf Ländern beteiligt.

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt...

Im Focus: Zinn in der Photodiode: nächster Schritt zur optischen On-Chip-Datenübertragung

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium allein – die stoffliche Basis der Chip-Produktion – sind als Lichtquelle kaum geeignet. Jülicher Physiker haben nun gemeinsam mit internationalen Partnern eine Diode vorgestellt, die neben Silizium und Germanium zusätzlich Zinn enthält, um die optischen Eigenschaften zu verbessern. Das Besondere daran: Da alle Elemente der vierten Hauptgruppe angehören, sind sie mit der bestehenden Silizium-Technologie voll kompatibel.

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Booth and panel discussion – The Lindau Nobel Laureate Meetings at the AAAS 2017 Annual Meeting

13.02.2017 | Event News

Complex Loading versus Hidden Reserves

10.02.2017 | Event News

International Conference on Crystal Growth in Freiburg

09.02.2017 | Event News

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Fraunhofer HHI auf dem Mobile World Congress mit VR- und 5G-Technologien

24.02.2017 | Messenachrichten

MWC 2017: 5G-Hauptstadt Berlin

24.02.2017 | Messenachrichten

Auf der molekularen Streckbank

24.02.2017 | Biowissenschaften Chemie