Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Stuttgarter Physiker entdecken Überraschung in Meteoritenreste

13.12.2013
Diamanten aus dem All

Diamanten lieben es extrem: Für die Entstehung des Kohlenstoffgitters, das ihnen ihre ungewöhnlichen Eigenschaften verleiht, sind sehr hohe Temperaturen und Drücke erforderlich.

Auf der Erde findet man diese Bedingungen nur tief im Erdinneren, ergiebige Fundstätten sind daher selten. Im Weltraum dagegen trifft man die zur Bildung von Diamanten geeigneten Extrembedingungen häufig an. Wissenschaftler der Universität Stuttgart haben nun Diamanten untersucht, die unter interstellaren Bedingungen gebildet wurden – und fanden dort zu ihrer Überraschung Nanodiamanten, die nur etwa 500 Kohlenstoffatome umfassen. Das macht die Edelsteine für die medizinische Forschung besonders interessant.

In Zusammenarbeit mit einem russischen Wissenschaftlerteam untersuchten Dr. Sang-Yun Lee und Torsten Rendler vom 3. Physikalischen Institut der Universität Stuttgart (Leitung Prof. Jörg Wrachtrup) Überreste von Meteoriten, die in Sibirien gefunden wurden. „Es war bekannt, dass die Meteoriten Diamanten enthalten. Allerdings waren wir von deren Größe und physikalischen Eigenschaften überrascht“, erklärten die Stuttgarter Physiker. Während nämlich für die meisten Menschen große Diamanten interessant sind, suchen die Wissenschaftler nach besonders kleinen Steinen. So haben Studien gezeigt, dass Nanodiamanten die Wirksamkeit von bestimmten Medikamenten, die beispielsweise in der Tumortherapie eingesetzt werden, signifikant steigern.

Zudem enthalten Diamant-Partikel oft auch atomare Verunreinigungen, die zu einer charakteristischen Verfärbung wie grün, violett oder gelb führen und deswegen auch Farbzentren genannt werden. Nanoskopische Diamant-Partikel, die derartige Farbzentren enthalten, werden in der diagnostischen Medizin zur gezielten Markierung von Zellen oder Biomolekülen verwendet. Einige Farbzentren sind sogar in der Lage, kleinste magnetische Felder in ihrer direkten Umgebung zu detektieren, was in Zukunft auch das direkte Auflösen biologischer Strukturen auf atomarer Ebene ermöglichen soll.

Je kleiner, desto spannender

Dabei gilt allgemein der Grundsatz: Je kleiner der Nano-Diamant, desto interessanter sind sie für die Wissenschaftler. Allerdings sind besonders kleine Nanodiamanten auch besonders schwer herzustellen. „Bisher haben wir kleine Diamanten durch Zermahlen großer Steine hergestellt. Das Verfahren ist aufgrund der bekannten Härte von Diamant sehr aufwendig, und selbst die kleinsten Diamanten, die wir herstellen konnten, waren für medizinische Anwendungen immer noch zu groß“, erklärt Torsten Rendler. Damit die Diamanten von Zellen sehr gut aufgenommen werden, sollten sie die gleiche Größe wir zum Beispiel Proteine haben.“

Die Forscher machten eine weitere überraschende Entdeckung. Fremdatome, die in den Nanodiamanten eingeschlossen sind, erweisen sich wider Erwarten als besonders stabil. Während nur wenig größere Diamanten Fremdatome ausstoßen, gilt dies für die kleinen Nanodiamanten nicht. Für die Forscher ist das eine gute Nachricht: Die Fremdatome verleihen den Nanodiamanten nämlich ihre besonderen Eigenschaften, die sie für viele Anwendungen erst interessant machen.

Ein Problem freilich ist mit den Methoden der Wissenschaft erst einmal nicht zu lösen: Es erreichen viel zu wenige Meteoriten die Erde, um die darin eingeschlossenen Nanodiamanten nutzbar zu machen. Stattdessen arbeiten die Forscher bereits an einer Methode, um die Wachstumsbedingungen im Meteoriten auf seiner langen Reise durch das All nachzuahmen.

Weitere Informationen:
Prof. Jörg Wrachtrup, Dr. Sang-Yun Lee, Torsten Rendler, Universität Stuttgart, 3. Physikalisches Institut, Tel. 0711/685- 65277, E-Mail: j.wrachtrup (at) physik.uni-stuttgart.de
Andrea Mayer-Grenu, Universität Stuttgart, Abt. Hochschulkommunikation, Tel. 0711/685-82176,

E-Mail: andrea.mayer-grenu (at) hkom.uni-stuttgart.de

Originalpublikation: Igor I. Vlasov, Andrey A. Shiryaev, Torsten Rendler, Steffen Steinert, Sang-Yun Lee, Denis Antonov, Márton Vörös, Fedor Jelezko, Anatolii V. Fisenko, Lubov F. Semjonova, Johannes Biskupek, Ute Kaiser, Oleg I. Lebedev, Ilmo Sildos, Philip. R. Hemmer, Vitaly I. Konov, Adam Gali and Jörg Wrachtrup: Molecular-sized fluorescent nanodiamonds, Nature Nanotechnology, DOI: 10.1038/NNANO.2013.255, http://www.nature.com/nnano/journal/vaop/ncurrent/full/nnano.2013.255.html

Andrea Mayer-Grenu | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-stuttgart.de
http://www.nature.com/nnano/journal/vaop/ncurrent/full/nnano.2013.255.html

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Highlight der Halbleiter-Forschung
20.02.2018 | Technische Universität Chemnitz

nachricht Beobachtung und Kontrolle ultraschneller Prozesse mit Attosekunden-Auflösung
20.02.2018 | Technische Universität München

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: Die Brücke, die sich dehnen kann

Brücken verformen sich, daher baut man normalerweise Dehnfugen ein. An der TU Wien wurde eine Technik entwickelt, die ohne Fugen auskommt und dadurch viel Geld und Aufwand spart.

Wer im Auto mit flottem Tempo über eine Brücke fährt, spürt es sofort: Meist rumpelt man am Anfang und am Ende der Brücke über eine Dehnfuge, die dort...

Im Focus: Eine Frage der Dynamik

Die meisten Ionenkanäle lassen nur eine ganz bestimmte Sorte von Ionen passieren, zum Beispiel Natrium- oder Kaliumionen. Daneben gibt es jedoch eine Reihe von Kanälen, die für beide Ionensorten durchlässig sind. Wie den Eiweißmolekülen das gelingt, hat jetzt ein Team um die Wissenschaftlerin Han Sun (FMP) und die Arbeitsgruppe von Adam Lange (FMP) herausgefunden. Solche nicht-selektiven Kanäle besäßen anders als die selektiven eine dynamische Struktur ihres Selektivitätsfilters, berichten die FMP-Forscher im Fachblatt Nature Communications. Dieser Filter könne zwei unterschiedliche Formen ausbilden, die jeweils nur eine der beiden Ionensorten passieren lassen.

Ionenkanäle sind für den Organismus von herausragender Bedeutung. Wenn zum Beispiel Sinnesreize wahrgenommen, ans Gehirn weitergeleitet und dort verarbeitet...

Im Focus: In best circles: First integrated circuit from self-assembled polymer

For the first time, a team of researchers at the Max-Planck Institute (MPI) for Polymer Research in Mainz, Germany, has succeeded in making an integrated circuit (IC) from just a monolayer of a semiconducting polymer via a bottom-up, self-assembly approach.

In the self-assembly process, the semiconducting polymer arranges itself into an ordered monolayer in a transistor. The transistors are binary switches used...

Im Focus: Erste integrierte Schaltkreise (IC) aus Plastik

Erstmals ist es einem Forscherteam am Max-Planck-Institut (MPI) für Polymerforschung in Mainz gelungen, einen integrierten Schaltkreis (IC) aus einer monomolekularen Schicht eines Halbleiterpolymers herzustellen. Dies erfolgte in einem sogenannten Bottom-Up-Ansatz durch einen selbstanordnenden Aufbau.

In diesem selbstanordnenden Aufbauprozess ordnen sich die Halbleiterpolymere als geordnete monomolekulare Schicht in einem Transistor an. Transistoren sind...

Im Focus: Quantenbits per Licht übertragen

Physiker aus Princeton, Konstanz und Maryland koppeln Quantenbits und Licht

Der Quantencomputer rückt näher: Neue Forschungsergebnisse zeigen das Potenzial von Licht als Medium, um Informationen zwischen sogenannten Quantenbits...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Digitalisierung auf dem Prüfstand: Hochkarätige Konferenz zu Empowerment in der agilen Arbeitswelt

20.02.2018 | Veranstaltungen

Aachener Optiktage: Expertenwissen in zwei Konferenzen für die Glas- und Kunststoffoptikfertigung

19.02.2018 | Veranstaltungen

Konferenz "Die Mobilität von morgen gestalten"

19.02.2018 | Veranstaltungen

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

Highlight der Halbleiter-Forschung

20.02.2018 | Physik Astronomie

Wie verbessert man die Nahtqualität lasergeschweißter Textilien?

20.02.2018 | Materialwissenschaften

Der Bluthochdruckschalter in der Nebenniere

20.02.2018 | Biowissenschaften Chemie

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