Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Filmaufnahme der Atombewegungen in der flüssigen Phase mit Röntgenstrahlung

21.06.2004


Zwei Forscherteams des ESRF (European Synchrotron Radiation Facility) und der CNRSUniversität Pierre et Marie Curie konnten zum ersten Mal die Bildung von zweiatomigen Molekülen in einem Lösungsmittel in Echtzeit beobachten. Die Reaktion wird von einem Laserimpuls ausgelöst, und wird dann mit kurzen Röntgenstrahlimpulsen beobachtet. Die lokalen und globalen Veränderungen der Struktur des Lösungsmittels wurden ebenfalls beobachtet. Es ist das erste Mal, dass solche atomaren Bewegungen in Echtzeit visualisiert werden konnten.


Die hier untersuchte chemische Reaktion ist die Rekombination (Wiedervereinigung) eines Jodmoleküls (I2) im Lösungsmittel Tetrachlormethan (CCl4). Diese Modellreaktion wurde in der Vergangenheit viel studiert, jedoch war es bislang nicht möglich die Atombewegungen in Echtzeit zu visualisieren. Um dies zu erreichen, haben die Wissenschaftler die Reaktion mit einem ultraschnellen Laserimpuls ausgelöst. Aufgrund der daraus resultierenden Explosion finden ungeordnete atomare Bewegungen statt. Mit Hilfe von Röntgenimpulsen, die ungefähr 100 Pikosekunden lang sind (eine Pikosekunde entspricht einem Millionstel eines Millionstels einer Sekunde), beobachteten die Wissenschaftler anschließend die Bildung neuer Moleküle. In Abhängigkeit davon, ob die getrennten Atome vom selben Molekül oder von verschiedenen Molekülen stammen, gibt es 2 Rekombinationsmöglichkeiten. Die Struktur des Lösungsmittels verändert sich auch während des Verfahrens. Aus diesem Grund spielt das Lösungsmittel eine aktive Rolle im reaktiven Prozess. Zum ersten Mal konnten alle diese Bewegungen visualisiert werden.

Quantitative Daten konnten somit gesammelt werden: in 70% der Fälle nimmt das Molekül die gleiche Form an wie vor dem Laserimpuls. In 20% der Fälle nimmt das Molekül ebenfalls die gleiche Form an, aber in einem anderen elektronischen Zustand, mit einer 15% höheren Verbindungslänge: dieser neue Zustand ist instabil und das Molekül nimmt seine ursprüngliche normale Struktur nach 2,7 Nanosekunden wieder ein (eine Nanosekunde entspricht einem Milliardstel einer Sekunde). In 20% der Fälle trennen sich die Atome endgültig.


Einen solchen Film über die strukturellen Veränderungen von Molekülen während einer chemischen Reaktion zu drehen, war für Chemiker jahrelang ein Traum. Dieser Traum konnte erst vor kurzem realisiert werden, als Prof. Ahmed Zewail (Nobelpreisträger 1999) zu diesem Zweck die zeitauflösende optische Spektroskopie vorschlug. Mit dieser Technik kann jedoch nur die genaue Zeit bestimmt werden, wann eine chemische Verbindung entsteht oder aufgelöst wird: direkte Informationen über die Struktur der Reaktionsprodukte gibt sie nicht.

Die Forscher von Grenoble und Paris haben deshalb eine Röntgenprobe benutzt, die der Atomlage gegenüber empfindlich ist, und diese Technik benötigt sowohl große Instrumente wie Synchrotronen, als auch fortgeschrittene numerische Modelle und große Computer, um die Struktur der gestreuten Röntgenstrahlen zu rekonstruieren. Sie erwies sich als äußerst effektiv.

Kontakt:

Michael Wulff
European Synchrotron Radiation Facility, ESRF
6 Rue Jules Horowitz,BP 220, 38043 Grenoble Cedex 9, France
Email: wulff@esrf.fr

Savo Bratos
Laboratoire de Physique Théorique des Liquides, LPTL
Tour 16, Boîte 121, 4, Place Jussieu, 75252 Paris Cedex 05, France
Email: bratos@lptl.jussieu.fr

Jean-Michel Nataf | Wissenschaft-Frankreich
Weitere Informationen:
http://www.esrf.fr
http://www.lptl.jussieu.fr

Weitere Berichte zu: Atombewegung Echtzeit Laserimpuls Molekül

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Leibniz-IWT an Raumfahrtmission beteiligt: Bremer unterstützen Experimente im All
14.08.2018 | Leibniz-Institut für Werkstofforientierte Technologien

nachricht Intensive Laser-Cluster Wechselwirkungen führen zu niedrigenergetischer Elektronenemission
09.08.2018 | Forschungsverbund Berlin e.V.

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: Neue interaktive Software: Maschinelles Lernen macht Autodesigns aerodynamischer

Neue Software verwendet erstmals maschinelles Lernen um Strömungsfelder um interaktiv designbare 3D-Objekte zu berechnen. Methode wird auf der renommierten SIGGRAPH-Konferenz vorgestellt

Wollen Ingenieure oder Designer die aerodynamischen Eigenschaften eines neu gestalteten Autos, eines Flugzeugs oder anderer Objekte testen, lassen sie den...

Im Focus: New interactive machine learning tool makes car designs more aerodynamic

Scientists develop first tool to use machine learning methods to compute flow around interactively designable 3D objects. Tool will be presented at this year’s prestigious SIGGRAPH conference.

When engineers or designers want to test the aerodynamic properties of the newly designed shape of a car, airplane, or other object, they would normally model...

Im Focus: Der Roboter als „Tankwart“: TU Graz entwickelt robotergesteuertes Schnellladesystem für E-Fahrzeuge

Eine Weltneuheit präsentieren Forschende der TU Graz gemeinsam mit Industriepartnern: Den Prototypen eines robotergesteuerten CCS-Schnellladesystems für Elektrofahrzeuge, das erstmals auch das serielle Laden von Fahrzeugen in unterschiedlichen Parkpositionen ermöglicht.

Für elektrisch angetriebene Fahrzeuge werden weltweit hohe Wachstumsraten prognostiziert: 2025, so die Prognosen, wird es jährlich bereits 25 Millionen...

Im Focus: Robots as 'pump attendants': TU Graz develops robot-controlled rapid charging system for e-vehicles

Researchers from TU Graz and their industry partners have unveiled a world first: the prototype of a robot-controlled, high-speed combined charging system (CCS) for electric vehicles that enables series charging of cars in various parking positions.

Global demand for electric vehicles is forecast to rise sharply: by 2025, the number of new vehicle registrations is expected to reach 25 million per year....

Im Focus: Der „TRiC” bei der Aktinfaltung

Damit Proteine ihre Aufgaben in Zellen wahrnehmen können, müssen sie richtig gefaltet sein. Molekulare Assistenten, sogenannte Chaperone, unterstützen Proteine dabei, sich in ihre funktionsfähige, dreidimensionale Struktur zu falten. Während die meisten Proteine sich bis zu einem bestimmten Grad ohne Hilfe falten können, haben Forscher am Max-Planck-Institut für Biochemie nun gezeigt, dass Aktin komplett von den Chaperonen abhängig ist. Aktin ist das am häufigsten vorkommende Protein in höher entwickelten Zellen. Das Chaperon TRiC wendet einen bislang noch nicht beschriebenen Mechanismus für die Proteinfaltung an. Die Studie wurde im Fachfachjournal Cell publiziert.

Bei Aktin handelt es sich um das am häufigsten vorkommende Protein in höher entwickelten Zellen, das bei Prozessen wie Zellstabilisation, Zellteilung und...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Das Architekturmodell in Zeiten der Digitalen Transformation

14.08.2018 | Veranstaltungen

EEA-ESEM Konferenz findet an der Uni Köln statt

13.08.2018 | Veranstaltungen

Digitalisierung in der chemischen Industrie

09.08.2018 | Veranstaltungen

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

Kleine Helfer bei der Zellreinigung

14.08.2018 | Biowissenschaften Chemie

Neue Oberflächeneigenschaften für holzbasierte Werkstoffe

14.08.2018 | Materialwissenschaften

Fraunhofer IPT unterstützt Zweitplatzierten bei SpaceX-Wettbewerb

14.08.2018 | Förderungen Preise

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