Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Forscher entwickeln Methode zur Manipulation von Molekülen

28.08.2015

Physiker der Universität Leipzig und der Technischen Universität Dresden haben eine neue Methode zum Einfangen und zur Manipulation von einzelnen und mehreren Molekülen in Flüssigkeiten entwickelt und ihre neuen Erkenntnisse im Fachjournal "Nano Letters" veröffentlicht. "Das Entscheidende dabei ist, dass wir die Temperatur selbst benutzen, um einzelne Moleküle in der Flüssigkeit einzufangen", erläutert Doktorand Marco Braun von der Universität Leipzig, der im Team von Physiker Prof. Dr. Frank Cichos an diesem Projekt forscht.

Der physikalische Prozess, der die Moleküle bewegt - Thermophorese genannt - ist schon seit über 100 Jahren bekannt. Moleküle bewegen sich in einem Temperaturprofil in der Regel vom Wärmeren zum Kälteren hin.

"Wir erzeugen starke Temperaturgefälle mit winzigen Goldstrukturen, die wir über einen Laser aufheizen. Diese Heizung kann sehr schnell ein- und ausgeschaltet werden", erläutert Cichos. In Experimenten haben er und seine Kollegen die Moleküle in Echtzeit verfolgt und die Goldstrukturen an bestimmten Stellen aufgeheizt, um die Moleküle in einem kleinen Volumen festzuhalten.

"Eine derartige Kontrolle über Moleküle in Flüssigkeiten und weicher Materie ist eine große Herausforderung, weil sich Moleküle - angetrieben durch ihre thermische Energie - ständig bewegen, ohne jemals wirklich still zu stehen. Dafür sorgt die relativ schwache Wechselwirkung der Moleküle untereinander. Moleküle in Flüssigkeiten sind deshalb nicht einfach festzuhalten oder zu manipulieren", sagt Cichos.

Nach Ansicht von Prof. Dr. Michael Mertig von der TU Dresden hat die thermophoretische Einzelmolekülfalle enormes Potenzial bei der Analyse biochemischer Reaktionen und der Herstellung komplexer Strukturen aus einzelnen Bausteinen.

"Ganze Felder solcher Fallen können erzeugt werden und in jeder dieser Falle können chemische Reaktionen stattfinden. Selbst eine genaue Zahl von mehreren Molekülen kann darin eingeschlossen werden", sagt Mertig. Tatsächlich wurde die Falle entworfen, um die Anhäufung von Proteinen zur Ausbildung größerer Strukturen besser untersuchen zu können.

"Das ist wichtig, weil man dadurch die Auslöser von Krankheiten wie Alzheimer besser verstehen kann", erklärt Cichos. Das Projekt ist Teil des Sonderforschungsbereich transregio 102 "Polymere unter Zwangsbedingungen" der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) zwischen den Universitäten Halle und Leipzig. Dieser beschäftigt sich mit Phänomenen der Aggregation und Kristallisation von Polymeren und Proteinen.

Veröffentlichung in Nano Letters: "Single Molecules Trapped by Dynamic Inhomogeneous Temperature Fields"

DOI: 10.1021/acs.nanolett.5b01999

Weitere Informationen:

Prof. Dr. Frank Cichos
Institut für Experimentelle Physik I / Molekulare Nanophotonik
Telefon: +49 341 97-32571
E-Mail: cichos@physik.uni-leipzig.de


Prof. Michael Mertig
TU Dresden
Telefon: +49 351-47940294
E-Mail: michael.mertig tu-dresden.de

Weitere Informationen:

http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.nanolett.5b01999

Susann Huster | Universität Leipzig
Weitere Informationen:
http://www.uni-leipzig.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Blasen im Pulsarwind schlagen Funken
22.11.2017 | Max-Planck-Institut für Kernphysik

nachricht Eine Nano-Uhr mit präzisen Zeigern
21.11.2017 | Universität Wien

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: Kleine Strukturen – große Wirkung

Innovative Schutzschicht für geringen Verbrauch künftiger Rolls-Royce Flugtriebwerke entwickelt

Gemeinsam mit Rolls-Royce Deutschland hat das Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS im Rahmen von zwei Vorhaben aus dem...

Im Focus: Nanoparticles help with malaria diagnosis – new rapid test in development

The WHO reports an estimated 429,000 malaria deaths each year. The disease mostly affects tropical and subtropical regions and in particular the African continent. The Fraunhofer Institute for Silicate Research ISC teamed up with the Fraunhofer Institute for Molecular Biology and Applied Ecology IME and the Institute of Tropical Medicine at the University of Tübingen for a new test method to detect malaria parasites in blood. The idea of the research project “NanoFRET” is to develop a highly sensitive and reliable rapid diagnostic test so that patient treatment can begin as early as possible.

Malaria is caused by parasites transmitted by mosquito bite. The most dangerous form of malaria is malaria tropica. Left untreated, it is fatal in most cases....

Im Focus: Transparente Beschichtung für Alltagsanwendungen

Sport- und Outdoorbekleidung, die Wasser und Schmutz abweist, oder Windschutzscheiben, an denen kein Wasser kondensiert – viele alltägliche Produkte können von stark wasserabweisenden Beschichtungen profitieren. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) haben Forscher um Dr. Bastian E. Rapp einen Werkstoff für solche Beschichtungen entwickelt, der sowohl transparent als auch abriebfest ist: „Fluoropor“, einen fluorierten Polymerschaum mit durchgehender Nano-/Mikrostruktur. Sie stellen ihn in Nature Scientific Reports vor. (DOI: 10.1038/s41598-017-15287-8)

In der Natur ist das Phänomen vor allem bei Lotuspflanzen bekannt: Wassertropfen perlen von der Blattoberfläche einfach ab. Diesen Lotuseffekt ahmen...

Im Focus: Ultrakalte chemische Prozesse: Physikern gelingt beispiellose Vermessung auf Quantenniveau

Wissenschaftler um den Ulmer Physikprofessor Johannes Hecker Denschlag haben chemische Prozesse mit einer beispiellosen Auflösung auf Quantenniveau vermessen. Bei ihrer wissenschaftlichen Arbeit kombinierten die Forscher Theorie und Experiment und können so erstmals die Produktzustandsverteilung über alle Quantenzustände hinweg - unmittelbar nach der Molekülbildung - nachvollziehen. Die Forscher haben ihre Erkenntnisse in der renommierten Fachzeitschrift "Science" publiziert. Durch die Ergebnisse wird ein tieferes Verständnis zunehmend komplexer chemischer Reaktionen möglich, das zukünftig genutzt werden kann, um Reaktionsprozesse auf Quantenniveau zu steuern.

Einer deutsch-amerikanischen Forschergruppe ist es gelungen, chemische Prozesse mit einer nie dagewesenen Auflösung auf Quantenniveau zu vermessen. Dadurch...

Im Focus: Leoniden 2017: Sternschnuppen im Anflug?

Gemeinsame Pressemitteilung der Vereinigung der Sternfreunde und des Hauses der Astronomie in Heidelberg

Die Sternschnuppen der Leoniden sind in diesem Jahr gut zu beobachten, da kein Mondlicht stört. Experten sagen für die Nächte vom 16. auf den 17. und vom 17....

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

IfBB bei 12th European Bioplastics Conference mit dabei: neue Marktzahlen, neue Forschungsthemen

22.11.2017 | Veranstaltungen

Zahnimplantate: Forschungsergebnisse und ihre Konsequenzen – 31. Kongress der DGI

22.11.2017 | Veranstaltungen

Tagung widmet sich dem Thema Autonomes Fahren

21.11.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Bakterien als Schrittmacher des Darms

22.11.2017 | Biowissenschaften Chemie

Ozeanversauerung schädigt Miesmuscheln im Frühstadium

22.11.2017 | Biowissenschaften Chemie

Die gefrorenen Küsten der Arktis: Ein Lebensraum schmilzt davon

22.11.2017 | Geowissenschaften