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NIM nanosystems initiative munich
Aktuelles

Montag, 14. Januar 2013

Ein einzelnes Molekül im Blick

Intelligente Moleküle

Intelligenz ist nicht allein Sache von Mensch und Tier. Wissenschaftler sprechen auch von intelligenten Molekülen. Diese reagieren direkt auf äußere Reize und verändern reversibel ihre Form. NIM-Physiker zeigen den Prozess erstmals an einem einzigen Molekül.

Intelligente Moleküle könnten in Zukunft als Nanoschalter arbeiten: Reize wie Heiß-Kalt, Hell-Dunkel oder veränderte Salzkonzentrationen lassen sie zwischen verschiedenen Konformationen hin- und herschalten und dadurch selber als Reizgeber wirken. Moleküle mit diesen Fähigkeiten finden sich in verschiedenen Stoffgruppen, vor allem jedoch bei Proteinen und synthetischen Polymeren.

Bis zum tatsächlichen Einsatz intelligenter Moleküle muss die Wissenschaft noch einiges über diese Verbindungen lernen. Dem LMU-Physiker Dr. Michael Nash aus der Gruppe von Prof. Hermann Gaub, Mitglied des Exzellenzclusters Nanosystems Initiative München (NIM), ist es nun gelungen, die Reaktion erstmals an einem einzelnen Polymermolekül sichtbar zu machen. Dazu platzierten sie ein selber synthetisiertes Polymer mit Hilfe eines Rasterkraftmikroskopes (AFM) auf einer Goldoberfläche. Ein Polymerende haftete an der Oberfläche, das andere Ende weiterhin an der Spitze des AFM. Sobald die Wissenschaftler die Salzkonzentration des umgebenden Mediums erhöhten, konnten sie beobachten, wie das Molekül schrittweise kollabierte.

In einer hoch konzentrierten Salzlösung dehydriert die Polymerverbindung und schrumpft“, erklärt Dr. Michael Nash, Erstautor der Studie. „Zurück in einer schwächeren Salzlösung entfaltet sich das Molekül wieder. Beide Vorgängekonnten wir in unserer Studie erstmals für ein einzelnes Polymermolekül beobachten.“

Die neue Methode der Münchner Biophysiker liefert einen wichtigen Baustein für die Nanoschalter der Zukunft und deren möglichen Einsatz in Biosensoren, Medikamenten, Chromatographie-Verfahren und vielem mehr. In Verbindung mit einer 3D-Graphik des NIM-Mediengestalters ist die Publikation von der Zeitschrift ACS nano als Cover Article ausgewählt worden (siehe Abbildung).

 

Publikation:

“Single-Molecule Adhesion of a Stimuli-Responsive Oligo(ethylene glycol) Copolymer to Gold”; Michael A. Nash and Hermann E. Gaub. ASC Nano, December 21, 2012, Volume 6, Issue 12; Pages 10417-11098

DOI: 10.1021/nn303963m

Ansprechpartner:

Dr. Michael Nash
Lehrstuhl für Angewandte Physik
Ludwig-Maximilians-Universität (LMU)
Amalienstraße 54
80799 München
Tel: 089/ 2180 - 3162
E-Mail:  michael.nash(at)physik.uni-muenchen.de
Website: www.biophysik.physik.uni-muenchen.de/personen/postdoc/michael_nash/index.html

Zusätzliche Informationen:

25. Mai 2012:
„Mehr als die Summe seiner Teile - Funktionale Molekülkomplexe“
 http://www.nano-initiative-munich.de/de/presse/pressemitteilungen/meldung/article/23/greater-than-the-sum-of-their/

01. März 2012:
„Auf den Nanometer genau - Proteintransport via „Cut & Paste“ Methode“
 http://www.nano-initiative-munich.de/de/presse/pressemitteilungen/meldung/article/23/with-nanometer-precision/

31. März 2011:
„Grünes Licht für die Nanoelektronik - Optischer Schalter aus einzelnen Molekülen entwickelt“
 http://www.nano-initiative-munich.de/de/presse/pressemitteilungen/meldung/article/23/green-light-for-nanoelectronic/

 

VERANSTALTUNGEN

Samstag, 22. November 2014

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