Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Erstmals Bildung von Wasserstoffbrücken beobachtet

15.05.2017

Wissenschaftlern ist es erstmals gelungen, mithilfe eines Rasterkraftmikroskops die Entstehung von Wasserstoffbrückenbindungen in einem einzelnen Molekül zu untersuchen. Dies berichten Forscher aus dem Netzwerk des Swiss Nanoscience Instituts der Universität Basel im Wissenschaftsjournal «Science Advances».

Wasserstoff ist das häufigste Element im Universum und Bestandteil fast aller organischen Verbindungen. Über Wasserstoffatome stehen Moleküle und Abschnitte von Makromolekülen miteinander in Verbindung. Diese Wechselwirkungen werden Wasserstoffbrückenbindung (oder kurz Wasserstoffbrücken) genannt.


Zwischen einem Propellan (unteres Molekül) und der mit Kohlenmonoxid funktionalisierten Spitze eines Rasterkraftmikroskops bildet sich eine Wasserstoffbrücke aus.

Universität Basel, Departement Physik

In der Natur spielen sie eine grosse Rolle, da sie für spezielle Eigenschaften von Proteinen oder Nukleinsäuren verantwortlich sind und beispielsweise auch dafür sorgen, dass Wasser eine hohe Siedetemperatur hat.

Eine spektroskopische oder elektronenmikroskopische Analyse von Wasserstoff und den Wasserstoffbrücken in Molekülen war bisher nicht möglich, und auch die rasterkraftmikroskopische Untersuchung lieferte bis heute keine eindeutigen Ergebnisse.

Dr. Shigeki Kawai aus dem Team von Professor Dr. Ernst Meyer vom Swiss Nanoscience Institute und Department Physik der Universität Basel ist es nun gelungen, mithilfe eines hochauflösenden Rasterkraftmikroskops Wasserstoffatome in einzelnen zyklischen Kohlenwasserstoffverbindungen zu untersuchen.

Geeignete Moleküle ermöglichen Darstellung

In einer Zusammenarbeit mit Kollegen aus Japan haben die Forscher Verbindungen ausgewählt, deren Konfiguration der eines Propellers ähneln. Diese Propellane ordnen sich auf einer Oberfläche so an, dass immer zwei Wasserstoffatome nach oben zeigen. Wird nun die mit Kohlenmonoxid funktionalisierte Spitze des Rasterkraftmikroskops nahe genug an diese beiden Wasserstoffatome geführt, kommt es zur Ausbildung von Wasserstoffbrücken, die sich untersuchen lassen.

Wasserstoffbrücken sind deutlich schwächer als chemische Bindungen, aber sehr viel stärker als zwischenmolekulare Van-der-Waals-Bindungen. Die gemessenen Kräfte und Abstände zwischen den Sauerstoffatomen an der Spitze des Rasterkraftmikroskops und den Wasserstoffatomen des Propellans entsprechen exakt den Berechnungen, die von Partnern der Aalto-Universität in Finnland durchgeführt wurden. Sie zeigen, dass es sich bei der Bindung eindeutig um Wasserstoffbrücken handelt. Aufgrund der Messungen können die deutlich schwächeren Van-der-Waals-Kräfte wie auch die stärkeren Ionenbindungen ausgeschlossen werden.

Mit dieser Studie erschliessen die Forscher aus dem Netzwerk des Swiss Nanoscience Instituts der Universität Basel neue Wegen, um dreidimensionale Moleküle wie Nukleinsäuren oder Polymere zu identifizieren.

Originalbeitrag

Shigeki Kawai, Tomohiko Nishiuchi, Takuya Kodama, Peter Spijker, Rémy Pawlak, Tobias Meier, John Tracey, Takashi Kubo, Ernst Meyer, Adam S. Foster
Direct quantitative measurement of the C=O···H-C bond by atomic force microscopy
Science Advances (2017), doi: 10.1126/sciadv.1603258

Weitere Auskünfte

Prof. Dr. Ernst Meyer, Universität Basel, Departement Physik, Tel. +41 61 207 37 24, E-Mail: ernst.meyer@unibas.ch

Reto Caluori | Universität Basel
Weitere Informationen:
http://www.unibas.ch

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Ein neues Experiment zum Verständnis der Dunklen Materie
14.06.2018 | Max-Planck-Institut für Radioastronomie

nachricht Quanten-Übertragung auf Knopfdruck
14.06.2018 | Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH Zürich)

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: AchemAsia 2019 in Shanghai

Die AchemAsia geht in ihr viertes Jahrzehnt und bricht auf zu neuen Ufern: Das International Expo and Innovation Forum for Sustainable Chemical Production findet vom 21. bis 23. Mai 2019 in Shanghai, China statt. Gleichzeitig erhält die Veranstaltung ein aktuelles Profil: Die elfte Ausgabe fokussiert auf Themen, die für Chinas Prozessindustrie besonders relevant sind, und legt den Schwerpunkt auf Nachhaltigkeit und Innovation.

1989 wurde die AchemAsia als Spin-Off der ACHEMA ins Leben gerufen, um die Bedürfnisse der sich damals noch entwickelnden Iindustrie in China zu erfüllen. Seit...

Im Focus: AchemAsia 2019 will take place in Shanghai

Moving into its fourth decade, AchemAsia is setting out for new horizons: The International Expo and Innovation Forum for Sustainable Chemical Production will take place from 21-23 May 2019 in Shanghai, China. With an updated event profile, the eleventh edition focusses on topics that are especially relevant for the Chinese process industry, putting a strong emphasis on sustainability and innovation.

Founded in 1989 as a spin-off of ACHEMA to cater to the needs of China’s then developing industry, AchemAsia has since grown into a platform where the latest...

Im Focus: Li-Fi erstmals für das industrielle Internet der Dinge getestet

Mit einer Abschlusspräsentation im BMW Werk München wurde das BMBF-geförderte Projekt OWICELLS erfolgreich abgeschlossen. Dabei wurde eine Li-Fi Kommunikation zu einem mobilen Roboter in einer 5x5m² Fertigungszelle demonstriert, der produktionsübliche Vorgänge durchführt (Teile schweißen, umlegen und prüfen). Die robuste, optische Drahtlosübertragung beruht auf räumlicher Diversität, d.h. Daten werden von mehreren LEDs und mehreren Photodioden gleichzeitig gesendet und empfangen. Das System kann Daten mit mehr als 100 Mbit/s und fünf Millisekunden Latenz übertragen.

Moderne Produktionstechniken in der Automobilindustrie müssen flexibler werden, um sich an individuelle Kundenwünsche anpassen zu können. Forscher untersuchen...

Im Focus: First real-time test of Li-Fi utilization for the industrial Internet of Things

The BMBF-funded OWICELLS project was successfully completed with a final presentation at the BMW plant in Munich. The presentation demonstrated a Li-Fi communication with a mobile robot, while the robot carried out usual production processes (welding, moving and testing parts) in a 5x5m² production cell. The robust, optical wireless transmission is based on spatial diversity; in other words, data is sent and received simultaneously by several LEDs and several photodiodes. The system can transmit data at more than 100 Mbit/s and five milliseconds latency.

Modern production technologies in the automobile industry must become more flexible in order to fulfil individual customer requirements.

Im Focus: ALMA entdeckt Trio von Baby-Planeten rund um neugeborenen Stern

Neuartige Technik, um die jüngsten Planeten in unserer Galaxis zu finden

Zwei unabhängige Astronomenteams haben mit ALMA überzeugende Belege dafür gefunden, dass sich drei junge Planeten im Orbit um den Säuglingsstern HD 163296...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Künstliche Intelligenz – Schafft der Mensch seine Arbeit ab?

15.06.2018 | Veranstaltungen

Internationale Konferenz zur Asteroidenforschung in Garching

13.06.2018 | Veranstaltungen

Meteoriteneinschläge und Spektralfarben: HITS bei Explore Science 2018

11.06.2018 | Veranstaltungen

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

EMAG auf der AMB: Hochproduktive Lösungen für die vernetzte Automotive-Produktion

15.06.2018 | Messenachrichten

AchemAsia 2019 in Shanghai

15.06.2018 | Messenachrichten

Dem Fettfinger zu Leibe rücken: Neuer Nanolack soll Antifingerprint-Oberflächen schaffen

15.06.2018 | Materialwissenschaften

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