Ludwig-Maximilians-Universität München
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Intelligente Moleküle

Ein einzelnes Molekül im Blick

München, 14.01.2013

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. LMU-Physiker zeigen den Prozess nun 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 selbst 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 allerdings noch einiges über diese Verbindungen lernen. Dem LMU-Physiker Dr. Michael Nash aus der Gruppe von Professor Hermann Gaub, Mitglied des Exzellenzclusters Nanosystems Initiative München (NIM), ist es nun gelungen, die Reaktion erstmals an einem einzelnen Polymermolekül sichtbar zu machen.

Salz bringt Polymer zum Schrumpfen

Die Wissenschaftler platzierten dazu ein selbst synthetisiertes Polymer mit Hilfe eines Rasterkraftmikroskopes (AFM) auf einer Goldoberfläche. Ein Polymerende haftete dabei 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 Nash. „Zurück in einer schwächeren Salzlösung entfaltet sich das Molekül wieder. Beide Vorgänge konnten 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 wurde die Publikation von der Zeitschrift ACS nano als Cover Article ausgewählt.

(ACS Nano, 21. Dezember 2012)         NIM

 

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