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05.03.2015

Chirale Moleküle mit Femtosekundenlasern analysieren


Sie sehen sich mikroskopisch zum Verwechseln ähnlich, aber sind doch so verschieden, was Geruch, Geschmack oder ihre Wirkung angeht: bestimmte Moleküle und ihre "Spiegelbilder". Wie sich diese sogenannten chiralen Moleküle einfacher unterscheiden lassen als bisher, haben Oldenburger Physiker um Prof. Dr. Matthias Wollenhaupt gemeinsam mit Kasseler Fachkollegen um Prof. Dr. Thomas Baumert veröffentlicht.

Chirale Moleküle kommen in der Natur vielfach vor. Ähnlich wie die menschlichen Hände sehen sie sich zum Verwechseln ähnlich, aber lassen sich auch durch Rotation nicht übereinander bringen. Dieser scheinbar minimale Effekt hat weitreichende Folgen. So riecht der Duftstoff Carvon beispielsweise - je nach "Händigkeit" - entweder nach Kümmel oder nach Minze. Insbesondere für die Pharmaindustrie ist die Analyse chiraler Moleküle bedeutsam. Beispiel Contergan: Der Wirkstoff des Schlafmittels, Thalidomid, existiert ebenfalls in zwei Ausprägungen, wovon eine beruhigend wirkt, und die andere fruchtschädigend - Auslöser des Contergan-Skandals in den 1960er-Jahren.

Bislang ließen sich chirale Moleküle nur mithilfe riesiger Teilchenbeschleuniger, sogenannter Synchrotron-Quellen, analysieren. Die Forscher aus Oldenburg und Kassel fanden heraus, wie dies auch mit Femtosekunden-Laserquellen auf dem Labortisch möglich ist. Sie bestrahlen dazu die Probe des betreffenden Stoffes mit ultrakurzen Laserpulsen, die zirkular polarisiert sind, sich also in eine bestimmte Richtung drehen. Das Licht löst die Abgabe von Elektronen aus. In welche Richtung diese fliegen, wird in einer Vakuumanlage winkelaufgelöst gemessen - und gibt Aufschluss darüber, um welche Variante eines chiralen Moleküls es sich handelt.

Prof. Dr. Matthias Wollenhaupt leitet die Arbeitsgruppe "Ultraschnelle kohärente Dynamik" (ULTRA). An der Schnittstelle zur Chemie befasst sich diese unter anderem auch mit der Frage, wie sich chirale Moleküle trennen lassen.

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Quelle: Universität Oldenburg




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