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 Nanoinjektion steigert Überlebensrate von Zellen
22.02.2017 | Universität Bielefeld

nachricht Zinn in der Photodiode: nächster Schritt zur optischen On-Chip-Datenübertragung
21.02.2017 | Forschungszentrum Jülich

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: 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...

Im Focus: Innovative Antikörper für die Tumortherapie

Immuntherapie mit Antikörpern stellt heute für viele Krebspatienten einen Erfolg versprechenden Ansatz dar. Weil aber längst nicht alle Patienten nachhaltig von diesen teuren Medikamenten profitieren, wird intensiv an deren Verbesserung gearbeitet. Forschern um Prof. Thomas Valerius an der Christian Albrechts Universität Kiel gelang es nun, innovative Antikörper mit verbesserter Wirkung zu entwickeln.

Immuntherapie mit Antikörpern stellt heute für viele Krebspatienten einen Erfolg versprechenden Ansatz dar. Weil aber längst nicht alle Patienten nachhaltig...

Im Focus: Durchbruch mit einer Kette aus Goldatomen

Einem internationalen Physikerteam mit Konstanzer Beteiligung gelang im Bereich der Nanophysik ein entscheidender Durchbruch zum besseren Verständnis des Wärmetransportes

Einem internationalen Physikerteam mit Konstanzer Beteiligung gelang im Bereich der Nanophysik ein entscheidender Durchbruch zum besseren Verständnis des...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

6. Internationale Fachkonferenz „InnoTesting“ am 23. und 24. Februar 2017 in Wildau

22.02.2017 | Veranstaltungen

Wunderwelt der Mikroben

22.02.2017 | Veranstaltungen

Der Lkw der Zukunft kommt ohne Fahrer aus

21.02.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Ursache für eine erbliche Muskelerkrankung entdeckt

22.02.2017 | Medizin Gesundheit

Möglicher Zell-Therapieansatz gegen Zytomegalie

22.02.2017 | Biowissenschaften Chemie

Meeresforschung in Echtzeit verfolgen

22.02.2017 | Geowissenschaften