Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Molekül-Spione zeigen, dass flüssige Schichten fest werden

26.02.2002


Uni-Physiker lassen sich den Weg zu neuen Phänomenen der Nanowelt ausleuchten



In Agentenfilmen operieren Spione stets im Dunkeln. Anders an der TU Chemnitz: Hier rüsten Physiker einige wenige Moleküle in regelrechte Scheinwerfer um und schicken sie als winzige Glühwürmchen durch mikroskopisch kleine Welten. In einer aktuellen Untersuchung der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) ist Wissenschaftlern der Chemnitzer Professur für Optische Spektroskopie und Molekülphysik mit Hilfe der Einzelmoleküldetektion ein leuchtender Einblick in bislang unbekannte Phänomene der Nanowelt gelungen: Sie haben herausgefunden, dass flüssige Schichten in nächster Nähe zu Festkörperoberflächen mehr und mehr in einen festen Zustand übergehen.



"Wir haben einfach einem Tropfen Flüssigkeit zugesehen, wie er auf der Oberfläche eines Festkörpers verläuft", erläutert Dr. Frank Cichos, der als wissenschaftlicher Assistent an der Professur für Optische Spektroskopie und Molekülphysik beschäftigt ist. Dass dabei die Flüssigkeit nicht nur eine, sondern gleich mehrere und nur moleküldicke Schichten übereinander bildet, war den Physikern der TU Chemnitz bereits bekannt. Auch dass die zum Leuchten gebrachten Moleküle ihren Brownschen Bewegungen nachgingen, war alles andere als sensationell. Denn bereits 1827 beobachtete der Botaniker Robert Brown, dass in Wasser aufgelöster Blumenpollen durcheinander wimmelt, anstatt in Ruhe zu verharren. Als Brownsche Bewegungen wird aus diesem Grund der Zickzackkurs beschrieben, den die niemals in Ruhe befindlichen Moleküle durch Flüssigkeiten nehmen.

Neu allerdings war die Erkenntnis, dass die übereinander lagernden flüssigen Molekül-Schichten umso zähflüssiger, ja fast fest werden, je näher sie sich an der Festkörperoberfläche befinden. Verantwortlich für dieses Phänomen sind laut Dr. Frank Cichos die starken Wechselwirkungen, die zwischen der Flüssigkeit und dem Festkörper auftreten. "Die Festkörperatome wirken auf die in der Flüssigkeit befindlichen Moleküle wie ein Magnet." Je näher die flüssige Schicht an dem Festkörper lagere, desto stärker die Anziehungskraft auf die Moleküle. Mit anderen Worten heißt das: An der Grenzfläche beginnt der Übergang zwischen "fest" und "flüssig" zu verschwimmen.

Bereits vor fünf Jahren sorgte die Chemnitzer Professur für Optische Spektroskopie und Molekülphysik unter Leitung von Prof. Dr. Christian von Borczyskowski mit ihren Molekül-Spionen erstmals für internationales Aufsehen. Es gelang den Wissenschaftlern, nanometerkleine Fehlstellen in Diamanten als "kleinste Scheinwerfer der Welt" sichtbar zu machen. Das Verfahren der Einzelmoleküldetektion ist einfach: Indem einzelne Moleküle mit Laserlicht bestrahlt werden, geraten die darin befindlichen Elektronen sprungartig auf ein höheres Energieniveau. Sie nehmen für kurze Zeit ein Lichtteilchen, ein so genanntes Quant, auf. Anschließend kehren die Elektronen sofort wieder in ihren Ausgangszustand zurück, indem sie die Lichtteilchen wieder abgeben. Das freigesetzte Licht bringt das Molekül buchstäblich zum Leuchten und macht es selbst für das bloße Auge sichtbar. Unter dem Fluoreszenzmikroskop können die Molekül-Spione auf diese Weise stellvertretend für die Gesamtheit der in einer Flüssigkeit befindlichen Moleküle als helle Punkte verfolgt und analysiert werden. Der Vorteil liegt auf der Hand: Die von Natur aus eingebaute Mini-Sonde sammelt die gewünschten Informationen authentischer als jedes andere Messinstrument, dass erst von außen eingebracht werden müsste.

Dass die genaue Kenntnis über die Bewegung einzelner Moleküle bereits heute von enormer Bedeutung ist, zeigt derzeit vor allem die Biotechnologie, die in aktuellen Untersuchungen den Signalwegen oder dem Zellverhalten im menschlichen Körper nachspürt. Aber auch bestimmte technische Fragestellungen werden erst dann beantwortet werden können, wenn das genaue Molekülverhalten erforscht ist - wenn es etwa darum geht, wie Nanopartikel als winzige Datenspeicher genutzt oder Oberflächen optimal mit Flüssigkeiten benetzt werden können - mit Schmiermitteln zum Beispiel.

Weitere Informationen gibt Dr. Frank Cichos, Professur Optische Spektroskopie und Molekülphysik der TU Chemnitz, unter Telefon (03 71) 5 31 - 30 66 oder - 35 78 oder per E-Mail unter cichos@physik.tu-chemnitz.de.

Wichtiger Hinweis für die Medien: Ein Foto zum Text erhalten Sie über Zentralbild GmbH Berlin, Telefon (030) 28 52 - 15 11 (Fotograf: dpa/Wolfgang Thieme, Funkbild-Nummer CHE42 vom 26.02.2002)

Alexander Friebel | TU Chemnitz

Weitere Berichte zu: Flüssigkeit Molekülphysik Schicht Spektroskopie

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Sterngeburt in den Winden supermassereicher Schwarzer Löcher
28.03.2017 | ESO Science Outreach Network - Haus der Astronomie

nachricht Das anwachsende Ende der Ordnung
27.03.2017 | Universität Konstanz

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: Entwicklung miniaturisierter Lichtmikroskope - „ChipScope“ will ins Innere lebender Zellen blicken

Das Institut für Halbleitertechnik und das Institut für Physikalische und Theoretische Chemie, beide Mitglieder des Laboratory for Emerging Nanometrology (LENA), der Technischen Universität Braunschweig, sind Partner des kürzlich gestarteten EU-Forschungsprojektes ChipScope. Ziel ist es, ein neues, extrem kleines Lichtmikroskop zu entwickeln. Damit soll das Innere lebender Zellen in Echtzeit beobachtet werden können. Sieben Institute in fünf europäischen Ländern beteiligen sich über die nächsten vier Jahre an diesem technologisch anspruchsvollen Projekt.

Die zukünftigen Einsatzmöglichkeiten des neu zu entwickelnden und nur wenige Millimeter großen Mikroskops sind äußerst vielfältig. Die Projektpartner haben...

Im Focus: A Challenging European Research Project to Develop New Tiny Microscopes

The Institute of Semiconductor Technology and the Institute of Physical and Theoretical Chemistry, both members of the Laboratory for Emerging Nanometrology (LENA), at Technische Universität Braunschweig are partners in a new European research project entitled ChipScope, which aims to develop a completely new and extremely small optical microscope capable of observing the interior of living cells in real time. A consortium of 7 partners from 5 countries will tackle this issue with very ambitious objectives during a four-year research program.

To demonstrate the usefulness of this new scientific tool, at the end of the project the developed chip-sized microscope will be used to observe in real-time...

Im Focus: Das anwachsende Ende der Ordnung

Physiker aus Konstanz weisen sogenannte Mermin-Wagner-Fluktuationen experimentell nach

Ein Kristall besteht aus perfekt angeordneten Teilchen, aus einer lückenlos symmetrischen Atomstruktur – dies besagt die klassische Definition aus der Physik....

Im Focus: Wegweisende Erkenntnisse für die Biomedizin: NAD⁺ hilft bei Reparatur geschädigter Erbinformationen

Eine internationale Forschergruppe mit dem Bayreuther Biochemiker Prof. Dr. Clemens Steegborn präsentiert in 'Science' neue, für die Biomedizin wegweisende Forschungsergebnisse zur Rolle des Moleküls NAD⁺ bei der Korrektur von Schäden am Erbgut.

Die Zellen von Menschen und Tieren können Schäden an der DNA, dem Träger der Erbinformation, bis zu einem gewissen Umfang selbst reparieren. Diese Fähigkeit...

Im Focus: Designer-Proteine falten DNA

Florian Praetorius und Prof. Hendrik Dietz von der Technischen Universität München (TUM) haben eine neue Methode entwickelt, mit deren Hilfe sie definierte Hybrid-Strukturen aus DNA und Proteinen aufbauen können. Die Methode eröffnet Möglichkeiten für die zellbiologische Grundlagenforschung und für die Anwendung in Medizin und Biotechnologie.

Desoxyribonukleinsäure – besser bekannt unter der englischen Abkürzung DNA – ist die Trägerin unserer Erbinformation. Für Prof. Hendrik Dietz und Florian...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Industriearbeitskreis »Prozesskontrolle in der Lasermaterialbearbeitung ICPC« lädt nach Aachen ein

28.03.2017 | Veranstaltungen

Neue Methoden für zuverlässige Mikroelektronik: Internationale Experten treffen sich in Halle

28.03.2017 | Veranstaltungen

Wie Menschen wachsen

27.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Hannover Messe: Elektrische Maschinen in neuen Dimensionen

28.03.2017 | HANNOVER MESSE

Dimethylfumarat – eine neue Behandlungsoption für Lymphome

28.03.2017 | Medizin Gesundheit

Antibiotikaresistenz zeigt sich durch Leuchten

28.03.2017 | Biowissenschaften Chemie