Molekülsortierung am Gitter
Trennung von Konformeren durch Materiewellen-Interferenz.
Eine neue Methode, gleichartige Moleküle mit räumlich unterschiedlich angeordneten Atomen, d.h. Konformere, gezielt zu isolieren, haben jetzt Wissenschaftler der Universität Duisburg-
Abb.: Durch Quanteninterferenz in Kombination mit einer Schlitzmaske lassen sich Moleküle entsprechend ihrer Geometrie trennen. (Bild: C. Brand, UDE / U. Wien)
Bei fast allen größeren Molekülen können die Atome – trotz gleicher Bindungsverhältnisse – räumlich unterschiedlich angeordnet sein. Dies wirkt sich oft darauf aus, wie schnell sie chemisch reagieren und mit externen Feldern wechselwirken. „Das Aussortieren einer bestimmten Struktur, eines sogenannten Konformers, ist allerdings sehr schwierig“, so Hornberger, „weil sich die molekularen Geometrien so ähnlich sind.“
„Flexible Moleküle ähneln in gewisser Weise einem Zauberwürfel. Der Würfel bleibt identisch, aber das Muster, das man sieht, hängt stark davon ab, wie man die einzelnen Komponenten zueinander verdreht“, sagt Christian Brand von der Uni Wien und Erstautor der Studie. Etablierte Methoden zur Konformerenauswahl nutzen Unterschiede in der Verteilung der Elektronen innerhalb des Moleküls. Für Moleküle mit vielen verschiedenen Konformeren taugt dies allerdings nicht, da sich ihre Eigenschaften oftmals fast nicht unterscheiden.
Die Idee der neuen Methode ist, dass jedes Konformer leicht unterschiedlich auf Licht einer bestimmten Wellenlänge reagiert. Während ein Konformer Licht einer bestimmten Wellenlänge absorbiert, spüren alle anderen lediglich eine anziehende Kraft. Stimmt man diese Wechselwirkungen für alle Konformere aufeinander ab, ist es möglich, die verschiedenen Strukturen durch Beugung an einem Lichtgitter voneinander zu trennen. „Die quantenmechanische Wellennatur der Moleküle erlaubt uns sehr effektiv einzelne molekulare Strukturen anzusprechen und jedes vorhandene Konformer zu isolieren“, sagt Benjamin Stickler von der UDE.
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