Tanz der Moleküle beobachten


Wissenschaftler der Max-Planck-Gesellschaft und des Forschungszentrums Karlsruhe in der Helmholtz-Gemeinschaft zeigten, wie sich aus chaotischen Mischungen von organischen Molekülen hoch geordnete Strukturen formieren.

Erstmals konnten dabei Schlüsselmechanismen wie Selbsterkennung, aktive Selektion und Fehlerkorrektur direkt und im Detail beobachtet werden. Dieser Einblick in die Prozesse der molekularen Selbstorganisation gibt wichtige Impulse für das Verständnis der biologischen Evolution. Darüber hinaus lässt er sich für das nanotechnologische Design gänzlich neuartiger Materialien und Komponenten nutzbar machen.

Die Gruppe um Klaus Kern platzierte Moleküle auf hochreinen Kupferoberflächen und erhitzte die Mischung, um die Beweglichkeit der Bausteine sicherzustellen. "Die Molekülbewegung auf der Oberfläche hat den Vorteil, dass wir die nanoskaligen molekularen Anordnungen mithilfe modernster, höchstempfindlicher Mikroskopieverfahren direkt wahrnehmen können", erläutert Alexander Langner vom Stuttgarter Max-Planck-Institut die Versuchsanordnung.

Die Erzeugung derart winziger Anordnungen, die zum Teil 50 000 mal kleiner sind als ein Haar, ist keine einfache Aufgabe: "Mit konventionellen Verfahren wäre die Fertigung außerordentlich teuer und aufwändig gewesen", sagt sein Kollege Steven Tait. "Unsere Strategie besteht darin, von uns 'programmierte' Bausteine zu verwenden, die sich dann in Eigenregie zu den gewünschten Strukturen anordnen."

Durch gezieltes Design "programmierten" die Helmholtz-Wissenschaftler die Moleküle mit denjenigen Informationen, die im Selbstorganisationsprozess zum Zuge kommen sollten. "

Das in der Studie erfolgreich erprobte, der Natur abgeschaute Design von Molekülen gibt wichtige Impulse für das Verständnis der biologischen Evolution. Darüber hinaus eröffnet es vielversprechende Möglichkeiten einer programmierbaren Manipulation der Materie auf molekularer Ebene mitsamt der darauf aufbauenden Fertigung gänzlich neuartiger Materialien und Komponenten.

COMPAMED.de; Quelle: Forschungszentrum Karlsruhe