06.06.2016
Position von Wasserstoffatomen erstmals mit Röntgenstrahlung bestimmt
Dem Bremer Chemie-Professor Simon Grabowsky vom Institut für Anorganische Chemie und Kristallographie im Fachbereich Biologie/Chemie der Universität Bremen gelang es nun erstmals, mit Hilfe von Röntgenstrahlen Wasserstoffatompositionen exakt und präzise zu bestimmen. Dies galt bis jetzt als unmöglich, da Röntgenstrahlen nur mit den Elektronen im Atomsystem eine Wechselwirkung ausüben können und nicht mit den Kernen. Deshalb wurden bisher Neutronenstrahlen benutzt, welche mit den Kernen wechselwirken.
Aber eine Neutronenquelle - z.B. ein Kernreaktor - ist wesentlich teurer, schwerer zugänglich sowie mit mehr Risiken verbunden als eine einfache Röntgenröhre, die in jedem naturwissenschaftlichen Institut installiert ist. Zusammen mit einem internationalen Forscherteam der Universität Warschau und der University of Western Australia zeigt Grabowsky auf, dass es über eine Änderung des mathematisch-physikalischen Modells des Beugungsphänomens - dem sogenannten Hirshfeld Atom Refinement - möglich wird, akkurate und präzise Wasserstoffatompositionen auch aus routinemäßig durchführbaren Röntgenbeugungsexperimenten zu gewinnen.
Warum ist das Ergebnis so wichtig?
Wasserstoff ist das leichteste und kleinste Atom, da es nur ein Elektron und ein Proton besitzt. Daher vervollständigt es alle freien Stellen in chemischen Verbindungen und bildet damit sozusagen die molekulare Haut um fast jedes Material oder Medikament. Deshalb ist die Kenntnis der genauen Wasserstoffatompositionen extrem wichtig für Materialwissenschaften und Pharmazie, um beispielsweise die Wirkstoff-Enzym-Wechselwirkungen zu charakterisieren. "Das ist ein großer Fortschritt, weil wir in Zukunft mit fortschreitender Computerleistung in der Lage sein werden, für jede Routine-Strukturaufklärung die Wasserstoffatome in wenigen Stunden so genau zu lokalisieren, wie es bisher nur nach erheblichem Aufwand mit tagelangen Messungen am Kernreaktor möglich war", erklärt Simon Grabowsky, Korrespondenzautor der Studie. Der Bremer Wissenschaftler hält sich zurzeit zu Forschungszwecken in Japan auf, ist aber per E-Mail für Nachfragen gut zu erreichen.
Quelle: Universität Bremen