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Wie Berliner Forscher Moleküle verändern

07.05.2003 - (idw) Humboldt-Universität zu Berlin

Moleküle einfach mit einer Pinzette greifen und nach Lust und Laune aneinander kleben, das ist nicht nur eine Idee, sondern bereits Realität. Berliner Forschern um Prof. Dr. Jürgen P. Rabe, Physiker an der Humboldt-Universität, und Prof. Dr. A. Dieter Schlüter, Chemiker an der Freien Universität, ist dieses Kunststück gelungen. Mit einem Rasterkraftmikroskop als "Pinzette" ziehen sie Polymerstränge in die gewünschte Position und verkleben sie mit UV-Strahlen. Diese "Bastelei mit Molekülen" ist ein wichtiger Schritt auf dem Weg zu molekularen Nanostrukturen für die Nanotechnologie.

Das Team arbeitet mit so genannten dendronisierten Polymeren, langen Molekülketten aus voluminösen, wie ein Geäst verzweigten einzelnen Bausteinen. Ihre "Spitzen" reagieren, sobald sie z.B. durch UV-Licht aktiviert werden, hochreaktiv. Beim Einsatz der Rastersondenmikroskopie tastet eine hauchfeine Spitze die Oberfläche des untersuchten Objekts ab. Die Kräfte, die von dieser Spitze ausgehen, reichen aus, um winzigste Objekte - wie die Polymerstränge - wie mit einer Pinzette fest zu "greifen" und sehr präzise auf der Unterlage zu verschieben.
Die Berliner Forscher bringen auf diese Art zwei ihrer Polymerstränge in Kontakt. Je nachdem, an welcher Stelle die Stränge verknüpft werden, lassen sich die verschiedensten Gebilde "basteln", z.B. in Form eines X, Y, O oder einer 8. Auch beim festen Auseinanderziehen der Strangenden hielt die Verbindung.
Nach dem gleichen Prinzip lässt sich nach Meinung der Wissenschaftler auch ein "molekularer Klebstoff" konstruieren, der zwischen zwei nahezu beliebige Makromoleküle gebracht werden kann und diese daraufhin fest miteinander verbindet. Auch Hybrid-Strukturen zwischen völlig verschiedenen Typen von Nano-Objekten, etwa DNA und Kohlenstoff-Nanoröhrchen, scheinen so zugänglich.
Die Forscher haben mit ihren Versuchen ein Werkzeug erlangt, das ihnen den Bau von künstlichen molekularen Schaltkreisen oder Nanomaschinen ermöglichen soll, wobei ihnen die biopolymeren Netzwerke der Natur als Vorbild dienen.


Ein Aufsatz zu diesem Thema ist im Fachblatt "Angewandte Chemie" 115 (2003), Seite 1976-1979 erschienen: "Covalent Connection of Two Individual Polymer Chains on a Surface: Towards Molecular Nanoconstructions" J. Barner, F. Mallwitz, L. Shu, A.D. Schlüter, J.P. Rabe.

Weitere Informationen: Prof. Dr. Jürgen P. Rabe, Institut für Physik, Tel. (030) 2093-7788,
E-Mail: rabe@physik.hu-berlin.de
Prof. Dr. Andreas Herrmann, Geschäftsführender Direktor des BPI, Tel. (030) 2093-8830, Andreas.Herrmann@rz.hu-berlin.de
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