Neue Methode der Kraftspektroskopie

Neuartige Methode der Kraftspektroskopie mit hohem Anwendungspotential

Spektroskopische Untersuchungen liefern Informationen über die chemische Struktur von Molekülen und über molekulare Bewegungen wie Drehungen und Schwingungen. Die elektromagnetische Anregung zu untersuchender Moleküle geht jedoch häufig mit einer Änderung des Quantenzustands und der Zerstörung von chemischen Bindungen einher. Das Forschungsteam um Prof. Dr. Stefan Willitsch von der Universität Basel hat nun eine neue spektroskopische Methode entwickelt, bei der ein einzelnes Molekül auf indirektem Weg untersucht wird, ohne dass es selbst dabei zerstört oder sein Quantenzustand geändert wird. Hierfür wird das Molekül – im Beispiel der Wissenschaftler ein geladenes Stickstoff-Molekül – zusammen mit einem geladenen Fremdatom (hier: ein Kalzium Kation) in einer Radiofrequenz-Falle eingefangen und bis nahe an den absoluten Temperaturnullpunkt abgekühlt. Anschließend üben zwei gebündelte Laserstrahlen in Form eines optischen Gitters Kraft auf das Molekül aus. Eine Bewegung des Gitters führt dazu, dass das Molekül anfängt, in der Falle zu schwingen, und zwar umso mehr, je stärker die optische Kraft wirkt. Diese Bewegung überträgt sich auf das benachbarte Kalzium-Atom und kann dort detektiert werden. Diese neue Methode der Kraftspektroskopie ermöglicht somit die gleiche Informationsgewinnung wie bei gängigen Spektroskopiemethoden, allerdings kann die Messung beliebig oft an ein und demselben Molekül und mit höherer Genauigkeit durchgeführt werden. Aus der Sicht der Wissenschaftler ermöglicht die gesteigerte Präzision dieser neuartigen Messmethode zukünftig eine Vielzahl an potentiellen Anwendungsmöglichkeiten. In der Theorie könnte beispielsweise die tatsächliche Konstanz von Naturkonstanten hinterfragt werden. Als praktische Anwendungen wären der Bau einer extrem präzisen molekularen Uhr denkbar – oder der Einsatz von Molekülen als Bausteine eines Quantencomputers. Bild: Ein geladenes Stickstoffmolekül wird von einem Kalzium-Kation in einem optischen Gitter indirekt und ohne Änderung des Quantenzustands ausgelesen (Quelle: Universität Basel, Departement Chemie).

DOI: 10.1126/science.aaz9837

Termine

  • 30.09.2020

    LAB-SUPPLY
    Münster

  • 01.10.2020 - 02.10.2020

    Genome Editing in Europa: neue Agenda oder neue Auseinandersetzungen?
    Konferenz wird virtuell durchgeführt

  • 05.10.2020 - 06.10.2020

    European Forum for Industrial Biotechnology and the Bioeconomy – EFIB 2020
    Event wird virtuell durchgeführt

Zur Terminübersicht

Service

Stellenmarkt

Ihre Stellenanzeigen oder Stellengesuche sind willkommen!

Mitglieder der Gesellschaften können eine kostenfreie Fließtext-Anzeige im Heft oder eine Online-Anzeige schalten. Oder buchen Sie kostengünstig ein größeres Format (info@top-ad-online.de). Fragen Sie nach: biospektrum@springer.com

Stellenmarkt
Special

Aktuell: Laborautomation

Bereits im 19. Jahrhundert wurde die Automatisierung von Arbeitsschritten in biowissenschaftlichen Laboren angestrebt. Damals waren vor allem Endnutzer – häufig Wissenschaftler – für die Entwicklung und Umsetzung erster Automatisierungen selbst verantwortlich, wie z. B. Thaddeus M. Stevens, der 1875 eine automatisierte Apparatur zur Waschung von Filtraten entwickelte. Beflügelt durch Elektrifizierung, Industrialisierung und Digitalisierung, wurden in den folgenden Dekaden weitreichende Fortschritte im Bereich der Laborautomatisierung erzielt. So wird heutzutage eine Vielzahl von Laborgeräten eingesetzt, die Prozesse automatisiert durchführen können, beispielsweise Zentrifugen, Pipettierautomaten, Thermocycler sowie Kultivierungs- und Screening- Systeme. Zudem erweitert der Einsatz von Robotik- Technologien die mögliche Probenkapazität um ein Vielfaches, was vor allem in der Analytik mittels Hochdurchsatz-Screenings genutzt wird. Daniela Hübscher und Katrin Streckfuss stellen in ihrem Artikel eine PCR-basierte Hochdurchsatz-Methode zur Detektion von Virusinfektionen in induzierten, pluripotenten Stammzellen vor. Anja Klussmeier, Geoffrey A. Behrens und Vinzenz Lange modifizieren ein Hochdurchsatz-System für die HLA-Genotypisierung für eine schnelle Testung auf SARS-CoV2. Phillip Rink und Armin Djamei haben eine Methode zur effizienten Identifizierung von neuen Genfunktionen entwickelt, die sie am Beispiel von Pflanze-Pathogen- Interaktionen vorstellen. Hintergrundbild: © Tetiana Lazunova / Getty Images / iStock

Zu den Beiträgen
Neue Produkte

Filtration von Zellsuspensionen mit kleinen Volumina

Weitere Informationen unter: www.greinerbioone.com

Weitere Produkte
Marktübersicht

Aktuell: Western-Blot-Geräte

Hier finden Sie alle Marktübersichten aus den Jahren 2016 bis 2020. Zuletzt erschienen ist: Western-Blot-Geräte (05/20).

Zur Übersicht