Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Leipziger Physiker messen erstmals Dynamik von Kettenmolekülen

20.09.2013
Ein Durchbruch in der Nanotechnologie ist Prof. Dr. Friedrich Kremer und seinem Doktoranden Martin Tress an der Universität Leipzig gelungen:
Weltweit erstmalig konnte die Dynamik von einzelnen, in einem Nanotröpfchen kondensierten Kettenmolekülen (Polymeren) gemessen werden. Darüber berichtet das international führende Wissenschaftsmagazin "Science" in seiner neuesten Ausgabe (20. September 2013).

Die Moleküle werden dazu auf einem Siliziumsubstrat in großer Verdünnung abgelegt, so dass sich Nanotröpfchen bilden können, die nur noch aus einzelnen Polymerketten bestehen. Um deren Dynamik messen zu können, verwendeten die Forscher die Methode der Breitbandigen Dielektrischen Spektroskopie - einem Gebiet, auf dem die Arbeitsgruppe von Prof. Kremer führend ist. Die Probe wird dabei einem elektrischen Feld ausgesetzt, das zwischen Elektroden im Abstand von nur 35 Nanometern (35 Millionstel Millimeter) angelegt wird. Diese Elektrodenanordnungen wurden speziell für diese Experimente entwickelt und im Max-Planck-Institut für Mikrostrukturphysik in Halle von Dr. Manfred Reiche hergestellt.

Vereinzelte Polymerketten als Nanotröpfchen auf einer Silizium-Oberfläche (links). Der Ausschnitt wurde mit einem Rasterkraftmikroskop aufgenommen und ist mit 1 µm Kantenlänge etwa hundertmal kleiner als die Dicke eines menschlichen Haares. Die Längenskala der fluktuierenden Kettensegmente von zirka 0,5 Nanometern ist wesentlich kleiner als die Ausdehnung der Polymerkette als Ganzes (Schema rechts). Abbildung: Martin Tress

"Das zentrale Ergebnis der Untersuchung der Dynamik einzelner Polymere ist überraschend einfach: Es zeigt sich, dass die molekulare Dynamik in isolierten Molekülen im Wesentlichen mit der in einer makroskopischen Polymerschmelze übereinstimmt", erläutert Prof. Kremer, der am Institut für Experimentelle Physik I der Fakultät für Physik und Geowissenschaften die Abteilung Molekülphysik leitet.

Die Forscher an der Universität Leipzig haben für dieses Ergebnis eine einfache Erklärung: Die Skala, auf welcher die molekularen Fluktuationen stattfinden, entspricht ungefähr der Länge von nur zwei bis drei Kettensegmenten, das heißt zirka 0,5 Nanometer. Sie ist damit wesentlich kleiner als die Ausdehnung der Polymere, die mit einem Rasterkraftmikroskop leicht gemessen werden kann und ungefähr 20 bis 30 Nanometer ausmacht. Die fluktuierenden Kettensegmente werden somit von der Separation der Polymere kaum beeinflusst.

"Die Arbeiten haben nicht nur weitreichende Konsequenzen für die akademische Forschung, in der die Frage nach der molekularen Dynamik auf einer Nanometerskala heftig diskutiert wird. Sie könnten auch vielfältige Anwendungen in der Nanobiotechnologie und Sensorik finden", wie Prof. Kremer erläutert.

Link zur Fachveröffentlichung:
Glassy Dynamics in Condensed Isolated Polymer Chains
DOI: 10.1126/science.1238950
Jörg Aberger
Weitere Informationen:
Prof. Dr. Friedrich Kremer
Institut für Experimentelle Physik I
Telefon: +49 341 97-32551
E-Mail: kremer@physik.uni-leipzig.de
Web: www.physik.uni-leipzig.de

Prof. Dr. Friedrich Kremer | Universität Leipzig
Weitere Informationen:
http://www.physik.uni-leipzig.de
http://www.uni-leipzig.de

Weitere Berichte zu: Dynamik Kettenmoleküle Molekül Nanometer Nanotröpfchen Physik Polymere

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Ultrakalte chemische Prozesse: Physikern gelingt beispiellose Vermessung auf Quantenniveau
17.11.2017 | Universität Ulm

nachricht Zwei verdächtigte Sterne unschuldig an mysteriösem Antiteilchen-Überschuss
17.11.2017 | Max-Planck-Institut für Kernphysik

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: 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....

Im Focus: «Kosmische Schlange» lässt die Struktur von fernen Galaxien erkennen

Die Entstehung von Sternen in fernen Galaxien ist noch weitgehend unerforscht. Astronomen der Universität Genf konnten nun erstmals ein sechs Milliarden Lichtjahre entferntes Sternensystem genauer beobachten – und damit frühere Simulationen der Universität Zürich stützen. Ein spezieller Effekt ermöglicht mehrfach reflektierte Bilder, die sich wie eine Schlange durch den Kosmos ziehen.

Heute wissen Astronomen ziemlich genau, wie sich Sterne in der jüngsten kosmischen Vergangenheit gebildet haben. Aber gelten diese Gesetzmässigkeiten auch für...

Im Focus: A “cosmic snake” reveals the structure of remote galaxies

The formation of stars in distant galaxies is still largely unexplored. For the first time, astron-omers at the University of Geneva have now been able to closely observe a star system six billion light-years away. In doing so, they are confirming earlier simulations made by the University of Zurich. One special effect is made possible by the multiple reflections of images that run through the cosmos like a snake.

Today, astronomers have a pretty accurate idea of how stars were formed in the recent cosmic past. But do these laws also apply to older galaxies? For around a...

Im Focus: Pflanzenvielfalt von Wäldern aus der Luft abbilden

Produktivität und Stabilität von Waldökosystemen hängen stark von der funktionalen Vielfalt der Pflanzengemeinschaften ab. UZH-Forschenden gelang es, die Pflanzenvielfalt von Wäldern durch Fernerkundung mit Flugzeugen in verschiedenen Massstäben zu messen und zu kartieren – von einzelnen Bäumen bis hin zu ganzen Artengemeinschaften. Die neue Methode ebnet den Weg, um zukünftig die globale Pflanzendiversität aus der Luft und aus dem All zu überwachen.

Ökologische Studien zeigen, dass die Pflanzenvielfalt zentral ist für das Funktionieren von Ökosys-temen. Wälder mit einer höheren funktionalen Vielfalt –...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Technologievorsprung durch Textiltechnik

17.11.2017 | Veranstaltungen

Roboter für ein gesundes Altern: „European Robotics Week 2017“ an der Frankfurt UAS

17.11.2017 | Veranstaltungen

Börse für Zukunftstechnologien – Leichtbautag Stade bringt Unternehmen branchenübergreifend zusammen

17.11.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Technologievorsprung durch Textiltechnik

17.11.2017 | Veranstaltungsnachrichten

IHP präsentiert sich auf der productronica 2017

17.11.2017 | Messenachrichten

Roboter schafft den Salto rückwärts

17.11.2017 | Innovative Produkte