Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Mikroteilchen schwimmen gegen den Strom

18.08.2005


Physiker der Universität Bielefeld entdecken paradoxe Teilchenbewegung -Ergebnisse im renommierten Wissenschaftsmagazin "Nature" veröffentlicht


Wirkt eine Kraft auf einen Körper, so folgt die Bewegung des Körpers der Richtung dieser Kraft. Dieses Prinzip beschrieb Sir Isaac Newton bereits im 17. Jahrhundert. Physiker der Universität konnten nun einen Effekt demonstrieren, der das Newton’sche Gesetz zu überlisten scheint: Mikro-Kügelchen folgen nicht der an sie angelegten Kraft, sondern bewegen sich in die entgegengesetzte Richtung. Dieses einzigartige Ergebnis entstand in einem gemeinsamen Forschungsprojekt der Experimentellen Biophysik (Dr. Alexandra Ros, Thana Tu Duong, Jan Regtmeier, Prof. Dr. Dario Anselmetti) und der Theoretischen Physik (Dr. Ralf Eichhorn, Prof. Dr. Peter Reimann) aus dem Sonderforschungsbereich 613 "Physik von Einzelmolekülprozessen und molekularer Erkennung in organischen Systemen".

Kleine Teilchen zittern. Bewegungen von Kügelchen, die etwa einen Mikrometer groß sind - das entspricht dem Zehntel des Durchmessers eines Haares - und in einer wässrigen Lösung schwimmen, nennt man "Brown’sche Molekularbewegung". Oft gilt dieses Teilchenzittern als störend bei sehr sensiblen Untersuchungen und wird deswegen unterdrückt. Die Bielefelder Physiker hingegen nutzten diese vermeintliche Störung erstmals gezielt für ihre Zwecke: In einem so genannten Lab-on-a-Chip, einem ’Mini-Labor’ zur Untersuchung kleinster Flüssigkeitsmengen, gelang es ihnen, kleine Polymer-Kügelchen ’gegen den Strom’ schwimmen zu lassen. Die Mikro-Kugeln folgten nicht der Richtung der Kraft, die an sie angelegt worden war, sondern bewegten sich in die entgegengesetzte Richtung. Dank der besonderen Struktur des Chips, der Brown’schen Molekularbewegung und der exakt austarierten Kraftfelder konnte so Newtons Bewegungsgesetz ’überlistet’ werden.


Theoretisch war dieser Effekt - im Fachjargon "absolut negative Mobilität" genannt - in stark vereinfachten Modellsystemen zwar schon vorhergesagt worden. Die Physiker der Universität Bielefeld haben es jedoch als erste verstanden, dieses abstrakte Konzept in die Praxis umzusetzen und Möglichkeiten seiner Anwendung für die Bioanalytik aufzuzeigen. Es ist denkbar, das Transportphänomen zu nutzen, um mit Hilfe eines Lab-on-a-Chip Zellen oder sogar Biomoleküle zu trennen und zu sortieren. Die Brown’sche Molekularbewegung geschickt auszunutzen, statt sie als Störung zu unterdrücken, eröffnet neue, aufregende Perspektiven in der Welt der Mikro- und Nanotechnologie mit faszinierenden Anwendungen.

Die genauen Ergebnisse erscheinen demnächst im renommierten Wissenschaftsmagazin "Nature" unter dem Titel "Absolute negative particle mobility". Auf der Homepage der Zeitschrift stehen sie bereits jetzt online zur Verfügung.

Kontakt: Dr. Alexandra Ros, Fakultät für Physik, Experimentelle Biophysik, Universität Bielefeld, Postfach 100131, Tel. 0521/106 5403, E-Mail: aros@physik.uni-bielefeld.de
Prof. Dr. Peter Reimann, Fakultät für Physik, Theorie der Kondensierten Materie, Universität Postfach 100131, Tel. 0521/106 6206, E-Mail: reimann@physik.uni-bielefeld.de
Homepage der Zeitschrift "Nature": www.nature.com

Dr. Hans-Martin Kruckis | idw
Weitere Informationen:
http://www.nature.com
http://www.uni-bielefeld.de/

Weitere Berichte zu: Molekularbewegung Physik Wissenschaftsmagazin

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Temperaturgesteuerte Faser-Lichtquelle mit flüssigem Kern
20.06.2018 | Leibniz-Institut für Photonische Technologien e. V.

nachricht Rätselhaftes IceCube-Ereignis könnte von Tau-Neutrino stammen
19.06.2018 | Johannes Gutenberg-Universität Mainz

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Temperaturgesteuerte Faser-Lichtquelle mit flüssigem Kern

Die moderne medizinische Bildgebung und neue spektroskopische Verfahren benötigen faserbasierte Lichtquellen, die breitbandiges Laserlicht im nahen und mittleren Infrarotbereich erzeugen. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Leibniz-Instituts für Photonische Technologien Jena (Leibniz-IPHT) zeigen in einer aktuellen Veröffentlichung im renommierten Fachblatt Optica, dass sie die optischen Eigenschaften flüssigkeitsgefüllter Fasern und damit die Bandbreite des Laserlichts gezielt über die Umgebungstemperatur steuern können.

Das Besondere an den untersuchten Fasern ist ihr Kern. Er ist mit Kohlenstoffdisulfid gefüllt - einer flüssigen chemischen Verbindung mit hoher optischer...

Im Focus: Temperature-controlled fiber-optic light source with liquid core

In a recent publication in the renowned journal Optica, scientists of Leibniz-Institute of Photonic Technology (Leibniz IPHT) in Jena showed that they can accurately control the optical properties of liquid-core fiber lasers and therefore their spectral band width by temperature and pressure tuning.

Already last year, the researchers provided experimental proof of a new dynamic of hybrid solitons– temporally and spectrally stationary light waves resulting...

Im Focus: Revolution der Rohre

Forscher*innen des Instituts für Sensor- und Aktortechnik (ISAT) der Hochschule Coburg lassen Rohrleitungen, Schläuchen oder Behältern in Zukunft regelrecht Ohren wachsen. Sie entwickelten ein innovatives akustisches Messverfahren, um Ablagerungen in Rohren frühzeitig zu erkennen.

Rückstände in Abflussleitungen führen meist zu unerfreulichen Folgen. Ein besonderes Gefährdungspotential birgt der Biofilm – eine Schleimschicht, in der...

Im Focus: Überdosis Calcium

Nanokristalle beeinflussen die Differenzierung von Stammzellen während der Knochenbildung

Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Universitäten Freiburg und Basel haben einen Hauptschalter für die Regeneration von Knochengewebe identifiziert....

Im Focus: Overdosing on Calcium

Nano crystals impact stem cell fate during bone formation

Scientists from the University of Freiburg and the University of Basel identified a master regulator for bone regeneration. Prasad Shastri, Professor of...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Hengstberger-Symposium zur Sternentstehung

19.06.2018 | Veranstaltungen

LymphomKompetenz KOMPAKT: Neues vom EHA2018

19.06.2018 | Veranstaltungen

Simulierter Eingriff am virtuellen Herzen

18.06.2018 | Veranstaltungen

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

Breitbandservices von DNS:NET erweitert

20.06.2018 | Unternehmensmeldung

Mit Parasiten infizierte Stichlinge beeinflussen Verhalten gesunder Artgenossen

20.06.2018 | Biowissenschaften Chemie

Schlüsselmolekül des Alterns entdeckt

20.06.2018 | Biowissenschaften Chemie

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