Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Chamäleon im All: Strukturgeheimnisse von wandelbaren Molekülen entschlüsselt

01.03.2010
RUB-Chemiker berichten in Nature Chemistry

Was es alles in den unendlichen Weiten des Weltalls gibt, ist unklar. Etwas Licht ins Dunkel brachte kürzlich das Team von Prof. Dr. Dominik Marx vom Lehrstuhl für Theoretische Chemie der RUB in Kooperation mit dem Physikalischen Institut der Universität zu Köln und dem FOM Institut für Plasmaphysik in Rijnhuizen (Niederlande). Die Forscher untersuchten die Bewegungen der Wasserstoffatome in protoniertem Methan (CH5+), das in interstellaren Wolken vorkommt und permanent seine Struktur ändert.

Mit Hilfe einer Kombination von molekulardynamischen Simulationen und Experimenten fanden sie heraus, wie die Bewegungen im Molekül beeinflusst werden, wenn Wasserstoff durch seinen schweren Bruder Deuterium ersetzt wird. Die Ergebnisse wurden nun in der renommierten Fachzeitschrift Nature Chemistry veröffentlicht.

Lieblingsplatz im Molekül

In den meisten Molekülen haben alle Atome ihre festen Plätze, doch in protoniertem Methan befinden sich fünf Wasserstoffatome in ständiger Bewegung um einen Kohlenstoffkern. Diese Bewegung ist nicht vollkommen zufällig, sondern die Wasserstoffatome sortieren sich bevorzugt in eine Zweiergruppe (H2) und ein Dreibein (CH3). Weitaus weniger bekannt war über die Bewegungen in ähnlichen Molekülen (Isotopologen), in denen ein oder mehrere Wasserstoffatome durch Deuterium ersetzt sind, das auch in schwerem Wasser vorkommt. Gemeinsam mit ihren Kooperationspartnern erforschten die RUB-Chemiker die Lieblingsplätze von Deuterium und Wasserstoff im Molekül.

Atomtausch

Um den Lieblingsplätzen auf die Spur zu kommen, tauschten die Wissenschaftler schrittweise die Wasserstoffatome gegen Deuterium aus und zeichneten für jedes Isotopolog ein Infrarotspektrum auf, das Auskunft über die Bewegungen im Molekül gibt. Hierzu wurden die Moleküle in einem Ionenspeicher festgehalten, auf tiefe Temperaturen gekühlt und mit dem Infrarotlaser des FOM-Instituts für Plasmaphysik beleuchtet. Die so gewonnenen Spektren unterschieden sich erheblich für die verschiedenen Isotopologe. Erst durch spezielle Computersimulationen der Bochumer Chemiker war es möglich, diese Daten zu interpretieren. Eine einfache Simulation nach den Gesetzen der klassischen Mechanik reichte hierfür nicht aus, sondern die Quantennatur der Kerne musste mit berücksichtigt werden. So konnten die Forscher zeigen, dass das Deuterium sich bevorzugt im Dreibein und der Wasserstoff bevorzugt in der Zweiergruppe des Moleküls aufhält.

Neue Geheimnisse

Die Ergebnisse der Bochumer Chemiker und ihrer Kooperationspartner sind nicht auf protoniertes Methan und seine Isotopologe beschränkt. Da es eine ganze Klasse von Molekülen gibt, in denen Atome ihre Plätze tauschen, werden die neuen Daten helfen, auch ihren Geheimnissen auf die Spur zu kommen.

Weitere Informationen

Prof. Dr. Dominik Marx, Lehrstuhl für Theoretische Chemie der Ruhr-Universität Bochum, 44780 Bochum, Tel. 0234/32-28083, dominik.marx@rub.de

Prof. Dr. Stephan Schlemmer, Physikalisches Institut, Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät, Universität zu Köln, Tel. 0221/470 5736, schlemmer@ph1.uni-koeln.de

Titelaufnahme

Sergei Ivanov, Oskar Asvany, Alexander Witt, Edouard Hugo, Gerald Mathias, Britta Redlich, Dominik Marx, Stephan Schlemmer: Quantum-induced symmetry breaking explains infrared spectra of CH5+ isotopologues. In: Nature Chemistry (Advanced Online Publication); DOI: 10.1038/NCHEM.574

Redaktion: Julia Weiler

Dr. Josef König | idw
Weitere Informationen:
http://www.theochem.ruhr-uni-bochum.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Der Türsteher im Gehirn
06.08.2020 | Institute of Science and Technology Austria

nachricht Peptide: Forschungs-Erfolg mit den kleinen Geschwistern der Proteine
06.08.2020 | Hochschule Coburg

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Projektabschluss ScanCut: Filigranere Steckverbinder dank Laserschneiden

Eine entscheidende Ergänzung zum Stanzen von Kontakten erarbeiteten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik ILT. Die Aachener haben im Rahmen des EFRE-Forschungsprojekts ScanCut zusammen mit Industriepartnern aus Nordrhein-Westfalen ein hybrides Fertigungsverfahren zum Laserschneiden von dünnwandigen Metallbändern entwickelt, wodurch auch winzige Details von Kontaktteilen umweltfreundlich, hochpräzise und effizient gefertigt werden können.

Sie sind unscheinbar und winzig, trotzdem steht und fällt der Einsatz eines modernen Fahrzeugs mit ihnen: Die Rede ist von mehreren Tausend Steckverbindern im...

Im Focus: ScanCut project completed: laser cutting enables more intricate plug connector designs

Scientists at the Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT have come up with a striking new addition to contact stamping technologies in the ERDF research project ScanCut. In collaboration with industry partners from North Rhine-Westphalia, the Aachen-based team of researchers developed a hybrid manufacturing process for the laser cutting of thin-walled metal strips. This new process makes it possible to fabricate even the tiniest details of contact parts in an eco-friendly, high-precision and efficient manner.

Plug connectors are tiny and, at first glance, unremarkable – yet modern vehicles would be unable to function without them. Several thousand plug connectors...

Im Focus: Elektrogesponnene Vliese mit gerichteten Fasern für die Sehnen- und Bänderrekostruktion

Sportunfälle und der demografische Wandel sorgen für eine gesteigerte Nachfrage an neuen Möglichkeiten zur Regeneration von Bändern und Sehnen. Eine Kooperation aus italienischen und deutschen Wissenschaftler*innen forschen gemeinsam an neuen Materialien, um dieser Nachfrage gerecht zu werden.

Dem Team ist es gelungen elektrogesponnene Vliese mit hochgerichteten Fasern zu generieren, die eine geeignete Basis für Ersatzmaterialien für Sehnen und...

Im Focus: New Strategy Against Osteoporosis

An international research team has found a new approach that may be able to reduce bone loss in osteoporosis and maintain bone health.

Osteoporosis is the most common age-related bone disease which affects hundreds of millions of individuals worldwide. It is estimated that one in three women...

Im Focus: Neue Strategie gegen Osteoporose

Ein internationales Forschungsteam hat einen neuen Ansatzpunkt gefunden, über den man möglicherweise den Knochenabbau bei Osteoporose verringern und die Knochengesundheit erhalten kann.

Die Osteoporose ist die häufigste altersbedingte Knochenkrankheit. Weltweit sind hunderte Millionen Menschen davon betroffen. Es wird geschätzt, dass eine von...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Innovationstage 2020 – digital

06.08.2020 | Veranstaltungen

Innovationen der Luftfracht: 5. Air Cargo Conference real und digital

04.08.2020 | Veranstaltungen

T-Shirts aus Holz, Möbel aus Popcorn – wie nachwachsende Rohstoffe fossile Ressourcen ersetzen können

30.07.2020 | Veranstaltungen

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

Der Türsteher im Gehirn

06.08.2020 | Biowissenschaften Chemie

Kognitive Energiesysteme: Neues Kompetenzzentrum sucht Partner aus Wissenschaft und Wirtschaft

06.08.2020 | Energie und Elektrotechnik

Projektabschluss ScanCut: Filigranere Steckverbinder dank Laserschneiden

06.08.2020 | Verfahrenstechnologie

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