Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Molekularer Blitzableiter schützt vor UV-Strahlen

30.09.2005


Was passiert, wenn Sonnenlicht auf Biomoleküle trifft? MBI-Forscher klärt diese Frage und wird mit dem Carl-Ramsauer-Preis ausgezeichnet

Dr. Helmut Lippert wird mit dem Carl-Ramsauer-Preis 2005 der Physikalischen Gesellschaft zu Berlin ausgezeichnet. Er erhält den Preis für seine Dissertation, die er am Max-Born-Institut für Nichtlineare Optik und Kurzzeitspektroskopie (MBI) angefertigt hat. Die experimentelle Arbeit des Wissenschaftlers dokumentiert, was auf atomarer Ebene passieren kann, wenn Sonnenlicht auf biologische Moleküle trifft. Darauf aufbauend lassen sich erste Erklärungsansätze dafür finden, auf welche Weise die Energie der zerstörerischen UV-Strahlung im Gewebe abgeleitet (dissipiert) wird. Die Arbeit trägt den Titel "Ultrakurzzeitspektroskopie von isolierten und mikrosolvatisierten Biochromophoren", Lippert wurde damit am Fachbereich Physik der Freien Universität Berlin mit der Note summa cum laude promoviert. Dr. Helmut Lippert arbeitet mittlerweile in der Entwicklungsabteilung der Carl-Zeiss-Jena GmbH.

Im Verlauf der Evolution haben Organismen sehr effektive Schutzmechanismen gegen das Sonnenlicht, vor allem gegen die UV-Strahlung entwickelt. Ohne solchen Schutz würde die ultraviolette Strahlung zur Schädigung des Erbguts oder zu Krebs führen. Lange Zeit war nicht klar, wieso nahezu alle Farbstoffträger (griechisch: Chromophore) in der Natur auch unter dem täglichen UV-Bombardement der Sonne stabil bleiben. Der studierte Chemiker Helmut Lippert fand anhand einer Beispielsubstanz eine Erklärung. Er untersuchte in seiner Dissertation ganz bestimmte Farbstoffträger. Im Mittelpunkt stand das Molekül Indol. Als Chromophor der Aminosäure Tryptophan erlaubt es wesentliche Aussagen zum Verhalten der Aminosäuren, die zu den Grundbausteinen des Lebens gehören.

Lippert gelang es, die chemischen Reaktionen, die durch die UV-Strahlung hervorgerufen werden, im Indol und in verwandten Molekülgruppen ("Cluster") in ihrem zeitlichen Verlauf mit bislang nie erreichter Genauigkeit zu dokumentieren. Aufbauend auf theoretischen Vorarbeiten einer Münchener Gruppe, wies der Physikochemiker nach, dass die Bewegung eines einzelnen Wasserstoffatoms die aufgenommene Energie ultraschnell umwandelt. Durch diese Atom-Bewegung kommt es zu einer Umorientierung des gesamten Systems. Für kleine und große Indol(NH3)n-Cluster sowie für Indol(H2O)n- Cluster konnten alle Einzelschritte im Detail analysiert und mit Hilfe weiterer Rechnungen von anderen MBI-Wissenschaftlern erklärt werden. Nicht zuletzt dank Lipperts Studie zeigte es sich, dass eine bestimmte funktionelle Gruppe im Molekül entscheidend zur Widerstandskraft gegen UV-Strahlung, also zur Photostabilität beiträgt. Diese Erkenntnisse lassen sich auch auf andere Biomoleküle und zum Teil sogar auf die Basenpaare des Erbgutmoleküls DNA übertragen.

In seinen Experimente nutzte Helmut Lippert Methoden der Ultrakurzzeitspektroskopie. Dabei schießen Wissenschaftler exakt aufeinander abgestimmte Laserstrahlen auf Proben und messen deren Veränderungen in unvorstellbar kurzen Zeiträumen von Piko- und Femtosekunden. Eine Pikosekunde ist der billionste Teil einer Sekunde ("zehn hoch minus zwölf"), eine Femtosekunde ist noch tausendmal kürzer. Zum Vergleich: Von der Erde bis zum Mond sind es rund 380.000 Kilometer. Dafür braucht ein Lichtstrahl wenig mehr als eine Sekunde. In 15 Pikosekunden ist der Lichtstrahl gerade mal einen halben Zentimeter weit gekommen.

Prof. Ingolf Hertel, Direktor am MBI und Leiter des Bereichs, an dem die Arbeit angefertigt wurde, lobt: "Die Auswerteverfahren der Messdaten entwickelte Lippert grundsätzlich neu, sodass die umfangreichen Versuchsreihen einer systematischen und vollständigen Analyse unterzogen werden konnten." Hertel urteilt: "Insgesamt stellt diese Arbeit einen Meilenstein in der Kurzzeitspektroskopie biologisch relevanter Moleküle in der Gasphase dar. Auch am Ende der Arbeit von Herr Lippert gibt es weniger als eine Handvoll von Arbeitsgruppen in der Welt, die dieses Thema kompetent bearbeiten. Die Beiträge, die Herr Lippert zur Entwicklung dieses Gebietes geleistet hat, sind international anerkannt und hoch geachtet."

Der MBI-Direktor fügt hinzu: "Der Fall Lippert zeigt auch, wie der Transfer von Know-how über Köpfe in die Industrie funktioniert." Lippert ist bei der Carl-Zeiss-Jena GmbH unter anderem an Projekten zur konfokalen Laser-Scanning-Mikroskopie beteiligt. Hertel: "Herr Lippert kam von der reinen Grundlagenforschung, jetzt ist er mit Volldampf in die optische Industrie."

Der Ramsauer-Preis wird jährlich an vier Physiker aus Berlin und Potsdam vergeben. Mit dieser Auszeichnung ehrt die Physikalische Gesellschaft Berlin seit 1988 herausragende Dissertationen. Erst vor zwei Jahren waren zwei Wissenschaftler aus dem Forschungsverbund Berlin, zu dem das MBI gehört, mit dem Carl-Ramsauer-Preis ausgezeichnet worden. Einer davon hatte seine Arbeit ebenfalls am MBI angefertigt.

Josef Zens | Forschungsverbund Berlin e.V.
Weitere Informationen:
http://www.pgzb.tu-berlin.de/
http://www.fv-berlin.de

Weitere Berichte zu: Dissertation Indol MBI Molekül Sonnenlicht UV-Strahlung

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Förderungen Preise:

nachricht Spitzenforschung vom Nanodraht bis zur Supernova: Fünf ERC Consolidator Grants für die TU München
14.12.2017 | Technische Universität München

nachricht Leibniz-Preise 2018: DFG zeichnet vier Wissenschaftlerinnen und sieben Wissenschaftler aus
14.12.2017 | Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Förderungen Preise >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Nanostrukturen steuern Wärmetransport: Bayreuther Forscher entdecken Verfahren zur Wärmeregulierung

Der Forschergruppe von Prof. Dr. Markus Retsch an der Universität Bayreuth ist es erstmals gelungen, die von der Temperatur abhängige Wärmeleitfähigkeit mit Hilfe von polymeren Materialien präzise zu steuern. In der Zeitschrift Science Advances werden diese fortschrittlichen, zunächst für Laboruntersuchungen hergestellten Funktionsmaterialien beschrieben. Die hiermit gewonnenen Erkenntnisse sind von großer Relevanz für die Entwicklung neuer Konzepte zur Wärmedämmung.

Von Schmetterlingsflügeln zu neuen Funktionsmaterialien

Im Focus: Lange Speicherung photonischer Quantenbits für globale Teleportation

Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Quantenoptik erreichen mit neuer Speichertechnik für photonische Quantenbits Kohärenzzeiten, welche die weltweite...

Im Focus: Long-lived storage of a photonic qubit for worldwide teleportation

MPQ scientists achieve long storage times for photonic quantum bits which break the lower bound for direct teleportation in a global quantum network.

Concerning the development of quantum memories for the realization of global quantum networks, scientists of the Quantum Dynamics Division led by Professor...

Im Focus: Electromagnetic water cloak eliminates drag and wake

Detailed calculations show water cloaks are feasible with today's technology

Researchers have developed a water cloaking concept based on electromagnetic forces that could eliminate an object's wake, greatly reducing its drag while...

Im Focus: Neue Einblicke in die Materie: Hochdruckforschung in Kombination mit NMR-Spektroskopie

Forschern der Universität Bayreuth und des Karlsruhe Institute of Technology (KIT) ist es erstmals gelungen, die magnetische Kernresonanzspektroskopie (NMR) in Experimenten anzuwenden, bei denen Materialproben unter sehr hohen Drücken – ähnlich denen im unteren Erdmantel – analysiert werden. Das in der Zeitschrift Science Advances vorgestellte Verfahren verspricht neue Erkenntnisse über Elementarteilchen, die sich unter hohen Drücken oft anders verhalten als unter Normalbedingungen. Es wird voraussichtlich technologische Innovationen fördern, aber auch neue Einblicke in das Erdinnere und die Erdgeschichte, insbesondere die Bedingungen für die Entstehung von Leben, ermöglichen.

Diamanten setzen Materie unter Hochdruck

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Mit allen Sinnen! - Sensoren im Automobil

14.12.2017 | Veranstaltungen

Materialinnovationen 2018 – Werkstoff- und Materialforschungskonferenz des BMBF

13.12.2017 | Veranstaltungen

Innovativer Wasserbau im 21. Jahrhundert

13.12.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Was für IT-Manager jetzt wichtig ist

14.12.2017 | Unternehmensmeldung

30 Baufritz-Läufer beim 25. Erkheimer Nikolaus-Straßenlauf

14.12.2017 | Unternehmensmeldung

Mit allen Sinnen! - Sensoren im Automobil

14.12.2017 | Veranstaltungsnachrichten