Chiralität von Molekülen eindeutig bestimmbar

Einer Forschungsgruppe unter Führung der Universität Kassel ist es gelungen, sogenannte händische Moleküle auf mehrere Arten eindeutig zu bestimmen - dies ist einer der Erfolge des Projekts ELCH, dessen Abschlussbericht nun veröffentlicht wurde. Die Ergebnisse könnten langfristig neue Wege beispielsweise für die Erprobung neuartiger Medikamente eröffnen.

In der Natur gibt es Stoffe, die sich nur durch ihre (Chiralität) Händigkeit unterscheiden. Wie die Hände eines Menschen baugleich, aber spiegelverkehrt aufgebaut sind, können zwei Moleküle eines Stoffes aus denselben Bausteinen, aber nicht deckungsgleich aufgebaut sein. Das kann weitreichende Folgen haben: So kann eine Chemikalie linksdrehend giftig und rechtsdrehend ein Medikament sein.

Das Forschungsprojekt "Elektronendynamik chiraler Systeme" - kurz ELCH -, das vom Land Hessen im Rahmen seines Forschungsprogramms LOEWE finanziert und von der Universität Kassel koordiniert wurde, hat das Phänomen in den vergangenen vier Jahren erforscht und dabei einige bemerkenswerte Erfolge erzielt. Sie sind dokumentiert im Abschlussbericht, der nun vorliegt. So ist es den Forschern gelungen, die Händigkeit von Molekülen gleich mit mehreren Methoden eindeutig zu bestimmen - das war bislang nicht möglich. Zu diesen Methoden zählt die Anregung mit Synchrotronstrahlung ebenso wie der Beschuss mit ultrakurzen Laserpulsen. Die Analyse der Chiralität von Molekülen könnte mittelfristig ein erster Schritt sein, diese Stoffe gezielt einzufangen, zu kontrollieren und ihre Händigkeit sogar zu ändern.

"Wissenschaftlich hat dieses Projekt mehrere Durchbrüche erzielt, an die wir mit weiteren Forschungen anknüpfen wollen", betonte der Koordinator des Projekts, Prof. Dr. Arno Ehresmann. So ist es der Forschergruppe gelungen, extrem kurze Laserpulse fast beliebig zu polarisieren - ein wichtiger Zwischenschritt, um mithilfe solcher Laserpulse Reaktionsprodukte kontrolliert herzustellen. Dazu zählen aber auch weitere experimentelle Erfolge wie die Untersuchung des Photoelektronenzirkular-Dichroismus nach Mehrphotonenanregung, aber auch große Fortschritte in der Theoriebildung der Physik.

Das Projekt ELCH wurde mit rund 5,3 Mio. Euro vom Land Hessen finanziert, und zwar im Rahmen der Landesoffensive zur Entwicklung Wissenschaftlich-ökonomischer Exzellenz (LOEWE). Beteiligt sind an der Universität Kassel drei Fachgebiete: Neben den Fachgebieten Experimentalphysik III (Prof. Dr. Thomas Baumert) und Experimentalphysik IV (Prof. Dr. Arno Ehresmann) ist dies das Fachgebiet Theoretische Physik III (Prof. Dr. Christiane Koch). Hinzu kommen Wissenschaftler vom Fachbereich Chemie der Universität Marburg, vom Darmstädter GSI Helmholtz-Zentrum für Schwerionenforschung, vom Institut für Kernphysik der Universität Frankfurt und vom Institut für Atom- und Molekülphysik der Universität Gießen.

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Quelle: Universität Kassel