"Nano-Igel" hält Weltrekord

Einen inzwischen von zahlreichen Fachleuten bestaunten neuen Weltrekord verzeichnen die Professoren Achim Müller und Andreas Dress von der Universität Bielefeld in ihrem Bericht „Inorganic Chemistry Goes Protein Size“, der jetzt in der internationalen Ausgabe der Zeitschrift „Angewandte Chemie“ erschienen ist und über den „The Alchemist / The Chem Web Magazine“ sowie jetzt auch „Nature“ berichtete.

Den Bielefelder Wissenschaftler ist nämlich die Synthese eines isolierten Clusters gelungen, der 368 Molybdänatome, insgesamt aber bald zweitausend Atome enthält. So etwas hat es bislang noch nicht gegeben. Lediglich in der belebten Natur, bei den Proteinen, sind solche Größenordnungen üblich.

Das Bild zeigt schematisch den Aufbau des Clusters, wobei die blauen Kugeln die Positionen der Molybdänatome und die roten Kugeln die Positionen der Sauerstoffatome bedeuten. Die Höhe des Bildes beträgt etwa 2,5 Nanometer, die Breite etwa 4 Nanometer. Ein Nanometer ist der milliardste Teil eines Meters. Dieser Nano-Igel, so genannt wegen seiner Sauerstoff-„Stacheln“, die die Oberfläche des Clusters bilden, ist also tatsächlich immer noch sehr sehr klein. Aus der Sicht der Chemiker, die normalerweise mit Molekülen mit Dimensionen in der Größenordnung von zehntel bis hundertstel Nanometern zu tun haben, ist er natürlich riesig.

Was ist nun neben dem Größenweltrekord für anorganische Cluster das Besondere an diesem neuen Gebilde? Einmal natürlich, dass die Natur so etwas in Sekundenschnelle durch Selbstorganisationsprozesse zustande bringt und dass sich die Struktur eines solch komplexen Gebildes zudem hat vollständig aufklären lassen. Bei der Strukturbestimmung an Proteinen hat man häufig das Problem einer intrinsisch begrenzten Auflösung. Das ist ungefähr so, als ob sich das Bild in einem Mikroskop nicht richtig scharfstellen lässt. Hinzu kommen die begrenzten Genauigkeiten der zusätzlich verwendeten analytischen Verfahren. Ganz anders im vorliegenden Fall. Es gibt hier ein richtig „scharfes“ Bild der Struktur, wobei den Kristallographen allerdings auch die Symmetrie des Gebildes zur Hilfe gekommen ist. Ungewöhnlich ist auch die mathematische Topologie der Oberfläche, auf der Bereiche negativer Krümmung von Bereichen positiver Krümmung abgelöst werden. Die Symmetriebrechung in den Übergängen zwischen diesem Bereich kann als Modell dafür dienen, wie die Natur Monotonie unterbricht.