Diamanten im Dienste der Wissenschaft

Forschern vom Max- Planck-Institut für biophysikalische Chemie (Göttingen) ist es erstmals gelungen, diese Farbzentren im Kristall hochaufgelöst aufzuspüren - und zwar ausgerechnet mit einem Lichtmikroskop. Mithilfe der STED (Stimulated Emission Depletion)-Mikroskopie konnten die Wissenschaftler selbst dicht gepackte einzelne Farbzentren identifizieren.

Die Farbe der fluoreszierenden Diamanten beruht auf Fremdatomen im Diamantgitter, beispielsweise Stickstoff. Geraten Stickstoff-Atome in die Nähe von Leerstellen im Kristallgitter, so bilden sich atomar kleine, leuchtende Defektstellen aus, denn in diesen Defektstellen können Elektronen - ganz ähnlich wie in Farbstoffmolekülen - mit Laserlicht angeregt werden. Fallen sie in ihren Grundzustand zurück, so wird die Anregungsenergie als Fluoreszenzlicht abgestrahlt.

Dass die Stickstoffatome nachleuchten, wenn man sie mit Laserblitzen beschießt, macht sie für die Fluoreszenz-Nanoskopie interessant. Mit den fluoreszierenden Diamanten wollen die Forscher dem Nanokosmos lebender Zellen weitere Geheimnisse entlocken. Dazu muss man die Kristalle jedoch nanoskopisch klein kriegen - nur als winzige Nanopartikel lassen sie sich für die Markierung von Zellen verwenden. "Organische Fluoreszenz-Farbstoffe, die wir bisher routinemäßig bei STED einsetzen, haben den Nachteil, dass sie flackern und am Ende ausbleichen", sagt Eva Rittweger, Doktorandin in der Arbeitsgruppe um Stefan Hell. "Dagegen bleiben Farbzentren im Diamant auch im STED- Mikroskop äußerst photostabil."

Forschergruppen in Würzburg, Stuttgart sowie in Asien und Amerika arbeiten daran, Nano-Diamanten auch in der biologischen und medizinischen Grundlagenforschung einzusetzen. "Wenn es gelänge, die Eigenschaften im Kristall auf winzige Diamant-Nanokristalle zu übertragen, hätte man automatisch eine Fluoreszenz-Nanoskopie ohne Gleichen - und damit einen weiteren sehr leistungsfähigen Zugang zur Nanoskala der Zelle", so Stefan Hell.

COMPAMED.de; Quelle: Max- Planck-Institut für biophysikalische Chemie