Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Molekülströme "bergauf"

16.07.2015

Leipziger Physiker beobachten spannende Effekte / Publikation in "Nature Communications"

Wenn man ein Stück Zucker in eine Tasse Kaffee gibt, rührt man gewöhnlich, um schneller zu erreichen, was ohnehin passiert: Die aufgelösten Zuckermoleküle breiten sich gleichmäßig aus. Das bedeutet, sie wandern in Richtung fallender Zuckerkonzentration, sozusagen "bergab".

Bei anderen gelösten Substanzen muss dies nicht immer der Fall sein. Von genau einer solchen Beobachtung, also von Molekülströmen in Richtung wachsender Konzentration ("bergauf"), berichten Physiker der Universität Leipzig in der jüngsten Ausgabe der renommierten Online-Fachzeitschrift "Nature Communications".

Bei ihren Untersuchungen betrachtete die Leipziger Forschergruppe unter der Leitung von Prof. Dr. Jörg Kärger Moleküle im Inneren nanoporöser Materialien. Dies sind Stoffe mit Porengrößen im Bereich der Größe der Moleküle. Das wird zum Beispiel bei ihrem Einsatz zur Stoffveredelung ausgenutzt.

Während man bei allen bisherigen Untersuchungen die Stoffaufnahme solcher Materialien immer nur über die Gesamtmenge der eingedrungenen Moleküle untersuchen konnte, gelang den Leipziger Forschern nun die Messung lokaler Konzentrationen und deren Zeitabhängigkeit. Sie benutzten hierzu das von ihnen entwickelte Verfahren des "Micro-Imaging".

"Die dabei erhältliche Information ist vergleichbar mit dem, was dem behandelnden Arzt heute die Methode der Magnetresonanz-Tomographie liefert", erläutert Prof. Dr. Jürgen Haase, der mit zum Forscherteam gehörte. "Auch hier geht es um die Verteilung von Molekülen. Allerdings sind die Anforderungen an die Zeit- und Ortsauflösung dabei nicht so groß, wie sie bei unseren Messungen im Inneren von Kristallen mit Durchmessern von wenigen Mikrometern gestellt werden mussten."

"Mit der Beobachtung der 'uphill-Diffusion', also der Ausbreitung von Molekülen 'bergauf', in Richtung höherer Konzentration, konnten wir erstmalig einem wichtigen Mechanismus auf die Spur kommen", sagt Jörg Kärger.

"Die sich im Material schneller ausbreitenden Moleküle können also vorübergehend an gewissen Orten höher konzentriert auftreten und damit andere Wirkungen entfalten, als wenn sich ein Gleichgewicht eingestellt hat. Dieser Effekt des 'overshooting', also des Über-das-Ziel-Hinausschießens, könnte viele Anwendungen haben, unter anderem in der Medizin. Das ist ein spannendes Thema aktueller Forschung."

Fachveröffentlichung in "Nature Communications":
"Uphill diffusion and overshooting in the adsorption of binary mixtures in nanoporous solids"
(16. Juli 2015, online im Laufe des Tages)
DOI: 10.1038/ncomms8697

Weitere Informationen:

Prof. Dr. Jörg Kärger
Institut für Experimentelle Physik I
Telefon: +49 341 97-32502
E-Mail: kaerger@physik.uni-leipzig.de
Web: www.uni-leipzig.de/~gfp/


Prof. Dr. Jürgen Haase
Institut für Experimentelle Physik II
Telefon: +49 341 97-32601
E-Mail: j.haase@physik.uni-leipzig.de
Web: research.uni-leipzig.de/mqf/cgi-bin/index.cgi

Carsten Heckmann | Universität Leipzig

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Lange Speicherung photonischer Quantenbits für globale Teleportation
12.12.2017 | Max-Planck-Institut für Quantenoptik

nachricht Einmal durchleuchtet – dreifacher Informationsgewinn
11.12.2017 | Friedrich-Schiller-Universität Jena

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: Long-lived storage of a photonic qubit for worldwide teleportation

MPQ scientists achieve long storage times for photonic quantum bits which break the lower bound for direct teleportation in a global quantum network.

Concerning the development of quantum memories for the realization of global quantum networks, scientists of the Quantum Dynamics Division led by Professor...

Im Focus: Electromagnetic water cloak eliminates drag and wake

Detailed calculations show water cloaks are feasible with today's technology

Researchers have developed a water cloaking concept based on electromagnetic forces that could eliminate an object's wake, greatly reducing its drag while...

Im Focus: Neue Einblicke in die Materie: Hochdruckforschung in Kombination mit NMR-Spektroskopie

Forschern der Universität Bayreuth und des Karlsruhe Institute of Technology (KIT) ist es erstmals gelungen, die magnetische Kernresonanzspektroskopie (NMR) in Experimenten anzuwenden, bei denen Materialproben unter sehr hohen Drücken – ähnlich denen im unteren Erdmantel – analysiert werden. Das in der Zeitschrift Science Advances vorgestellte Verfahren verspricht neue Erkenntnisse über Elementarteilchen, die sich unter hohen Drücken oft anders verhalten als unter Normalbedingungen. Es wird voraussichtlich technologische Innovationen fördern, aber auch neue Einblicke in das Erdinnere und die Erdgeschichte, insbesondere die Bedingungen für die Entstehung von Leben, ermöglichen.

Diamanten setzen Materie unter Hochdruck

Im Focus: Scientists channel graphene to understand filtration and ion transport into cells

Tiny pores at a cell's entryway act as miniature bouncers, letting in some electrically charged atoms--ions--but blocking others. Operating as exquisitely sensitive filters, these "ion channels" play a critical role in biological functions such as muscle contraction and the firing of brain cells.

To rapidly transport the right ions through the cell membrane, the tiny channels rely on a complex interplay between the ions and surrounding molecules,...

Im Focus: Stabile Quantenbits

Physiker aus Konstanz, Princeton und Maryland schaffen ein stabiles Quantengatter als Grundelement für den Quantencomputer

Meilenstein auf dem Weg zum Quantencomputer: Wissenschaftler der Universität Konstanz, der Princeton University sowie der University of Maryland entwickeln ein...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Innovative Strategien zur Bekämpfung von parasitären Würmern

08.12.2017 | Veranstaltungen

Hohe Heilungschancen bei Lymphomen im Kindesalter

07.12.2017 | Veranstaltungen

Der Roboter im Pflegeheim – bald Wirklichkeit?

05.12.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Mit Quantenmechanik zu neuen Solarzellen: Forschungspreis für Bayreuther Physikerin

12.12.2017 | Förderungen Preise

Stottern: Stoppsignale im Gehirn verhindern flüssiges Sprechen

12.12.2017 | Biowissenschaften Chemie

E-Mobilität: Neues Hybridspeicherkonzept soll Reichweite und Leistung erhöhen

12.12.2017 | Energie und Elektrotechnik