Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Moleküle bei der Arbeit fotografiert

12.12.2008
Röntgenblitze am Paul Scherrer Institut zeigen, wie sich Moleküle während des Ablaufs einer chemischen Reaktion verändern

Forscher der ETH Lausanne (EPFL) und des Paul Scherrer Instituts (PSI) haben als erste "live" verfolgen können, wie sich die Struktur eines komplexen Moleküls während einer chemischen Reaktion verändert.

Darüber berichten sie heute in der der Online-Ausgabe des Wissenschaftsmagazins Science. In ihrem Experiment haben die Forscher mit Röntgenpulsen, die nur wenige Femtosekunden lang waren, die Strukturen abgebildet, die das Molekül auf dem Weg vom Anfangs- zum Endzustand einer Reaktion durchläuft. Die Pulse wurden an der Synchrotronlichtquelle SLS des PSI erzeugt.

Viele Vorgänge im Organismus wie zum Beispiel das Sehen oder der Sauerstofftransport im Blut beruhen darauf, dass komplexe Moleküle zerfallen, neu entstehen oder ihre Form verändern. Da zwischen Anfangs- und Endzustand nur Milliardstel Sekunden liegen, muss man den Prozess mit extrem kurzen "Belichtungszeiten" fotografieren, wenn man die einzelnen Zwischenstufen beobachten möchte. Während man schon länger einfache Informationen über die Zwischenzustände einer solchen Reaktion gewinnen konnte, haben die Forscher nun erstmals deren detaillierten Strukturen beobachtet.

Möglich wurde dies durch ein Verfahren, das von der Gruppe um Majed Chergui von der EPFL mit Forschern des Paul Scherrer Instituts entwickelt wurde: Sie regten die Veränderung des Moleküls mit einem Femtosekunden-Laserpuls an, der gewissermassen den Startschuss für die Reaktion darstellte und beobachteten dann einige Femtosekunden später die aktuelle Struktur des Moleküls mit einem ähnlich kurzen Röntgenpuls. Der Röntgenpuls wurde in der Synchrotron Lichtquelle Schweiz am Paul Scherrer Institut in Villigen - einem Elektronenbeschleuniger mit einem Umfang von 288 Metern - erzeugt. Die an in zahlreichen Laboren verfügbaren Femtosekundenlaser können diese detaillierte Strukturinformation nicht liefern. (1 Femtosekunde = 0.000000000000001 Sekunden, d.h. 1 Femtosekunde verhält sich zu einer Sekunde wie eine Sekunde zu 32 Millionen Jahren!)

In ihren Experimenten untersuchten die Forscher komplexe Moleküle, die um ein Metallatom herum aufgebaut sind und zwar unter natürlichen Bedingungen - d.h. in einer flüssigen Umgebung. Ähnliche Moleküle haben eine zunehmende Bedeutung in Anwendungen wie Datenspeicherung oder Photovoltaik. Sie ähneln in ihrem Aufbau aber auch Molekülen, die für das menschliche Leben unverzichtbar sind - etwa dem Hämoglobin, das für den Sauerstofftransport im Blut verantwortlich ist. So können diese Forschungsarbeiten zum Verständnis von grundlegenden Lebensprozessen beitragen.

Das Paul Scherrer Institut entwickelt, baut und betreibt grosse und komplexe Forschungsanlagen und stellt sie der nationalen und internationalen Forschungsgemeinde zur Verfügung. Eigene Forschungsschwerpunkte sind Festkörperforschung und Materialwissenschaften, Elementarteilchenphysik, Biologie und Medizin, Energie- und Umweltforschung. Mit 1300 Mitarbeitenden und einem Jahresbudget von rund 260 Mio. CHF ist es das grösste Forschungsinstitut der Schweiz.

Literatur:
Femtosecond XANES study of the light-induced spin crossover dynamics in an Iron(II)-complex; Ch. Bressler, C. Milne, V.-T. Pham, A. ElNahhas, R. M. van der Veen, W.,Gawelda, S. Johnson, P. Beaud, D. Grolimund, M. Kaiser, C. N. Borca, G., Ingold, R. Abela, and M. Chergui, Science Express web site, 11 December 2008
Ansprechpartner :
Professor Majed Chergui, Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne, Laboratoire de Spectroscopie, majed.chergui@epfl.ch, Tel. +41(0)21/693.04.57, Mobil: +41(0)76/569.55.66

Dr. Rafael Abela, Paul Scherrer Institut, Labor für Synchrotronstrahlung I, rafel.abela@psi.ch, Tel : +41(0)56/3103271

Dagmar Baroke | idw
Weitere Informationen:
http://www.psi.ch

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Proteinforschung: Der Computer als Mikroskop
16.01.2017 | Ruhr-Universität Bochum

nachricht Nervenkrankheit ALS: Mehr als nur ein Motor-Problem im Gehirn?
16.01.2017 | Leibniz-Institut für Neurobiologie

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: Mit solaren Gebäudehüllen Architektur gestalten

Solarthermie ist in der breiten Öffentlichkeit derzeit durch dunkelblaue, rechteckige Kollektoren auf Hausdächern besetzt. Für ästhetisch hochwertige Architektur werden Technologien benötigt, die dem Architekten mehr Gestaltungsspielraum für Niedrigst- und Plusenergiegebäude geben. Im Projekt »ArKol« entwickeln Forscher des Fraunhofer ISE gemeinsam mit Partnern aktuell zwei Fassadenkollektoren für solare Wärmeerzeugung, die ein hohes Maß an Designflexibilität erlauben: einen Streifenkollektor für opake sowie eine solarthermische Jalousie für transparente Fassadenanteile. Der aktuelle Stand der beiden Entwicklungen wird auf der BAU 2017 vorgestellt.

Im Projekt »ArKol – Entwicklung von architektonisch hoch integrierten Fassadekollektoren mit Heat Pipes« entwickelt das Fraunhofer ISE gemeinsam mit Partnern...

Im Focus: Designing Architecture with Solar Building Envelopes

Among the general public, solar thermal energy is currently associated with dark blue, rectangular collectors on building roofs. Technologies are needed for aesthetically high quality architecture which offer the architect more room for manoeuvre when it comes to low- and plus-energy buildings. With the “ArKol” project, researchers at Fraunhofer ISE together with partners are currently developing two façade collectors for solar thermal energy generation, which permit a high degree of design flexibility: a strip collector for opaque façade sections and a solar thermal blind for transparent sections. The current state of the two developments will be presented at the BAU 2017 trade fair.

As part of the “ArKol – development of architecturally highly integrated façade collectors with heat pipes” project, Fraunhofer ISE together with its partners...

Im Focus: Mit Bindfaden und Schere - die Chromosomenverteilung in der Meiose

Was einmal fest verbunden war sollte nicht getrennt werden? Nicht so in der Meiose, der Zellteilung in der Gameten, Spermien und Eizellen entstehen. Am Anfang der Meiose hält der ringförmige Proteinkomplex Kohäsin die Chromosomenstränge, auf denen die Bauanleitung des Körpers gespeichert ist, zusammen wie ein Bindfaden. Damit am Ende jede Eizelle und jedes Spermium nur einen Chromosomensatz erhält, müssen die Bindfäden aufgeschnitten werden. Forscher vom Max-Planck-Institut für Biochemie zeigen in der Bäckerhefe wie ein auch im Menschen vorkommendes Kinase-Enzym das Aufschneiden der Kohäsinringe kontrolliert und mit dem Austritt aus der Meiose und der Gametenbildung koordiniert.

Warum sehen Kinder eigentlich ihren Eltern ähnlich? Die meisten Zellen unseres Körpers sind diploid, d.h. sie besitzen zwei Kopien von jedem Chromosom – eine...

Im Focus: Der Klang des Ozeans

Umfassende Langzeitstudie zur Geräuschkulisse im Südpolarmeer veröffentlicht

Fast drei Jahre lang haben AWI-Wissenschaftler mit Unterwasser-Mikrofonen in das Südpolarmeer hineingehorcht und einen „Chor“ aus Walen und Robben vernommen....

Im Focus: Wie man eine 80t schwere Betonschale aufbläst

An der TU Wien wurde eine Alternative zu teuren und aufwendigen Schalungen für Kuppelbauten entwickelt, die nun in einem Testbauwerk für die ÖBB-Infrastruktur umgesetzt wird.

Die Schalung für Kuppelbauten aus Beton ist normalerweise aufwändig und teuer. Eine mögliche kostengünstige und ressourcenschonende Alternative bietet die an...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Aquakulturen und Fangquoten – was hilft gegen Überfischung?

16.01.2017 | Veranstaltungen

14. BF21-Jahrestagung „Mobilität & Kfz-Versicherung im Fokus“

12.01.2017 | Veranstaltungen

Leipziger Biogas-Fachgespräch lädt zum "Branchengespräch Biogas2020+" nach Nossen

11.01.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Weltweit erste Solarstraße in Frankreich eingeweiht

16.01.2017 | Energie und Elektrotechnik

Proteinforschung: Der Computer als Mikroskop

16.01.2017 | Biowissenschaften Chemie

Vermeintlich junger Stern entpuppt sich als galaktischer Greis

16.01.2017 | Physik Astronomie