Forschung : Tiefer Blick in die Nanowelt

Ein extrem starker Röntgenlaser soll den Aufbau einzelner Viren zeigen.

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Ein ungewöhnlich scharfer Einblick in winzige Strukturen ist jetzt Forschern an der kalifornischen Universität Stanford gelungen. Ihre Aufnahmen offenbaren Details von Nanopartikeln, die nicht größer sind als einige Millionstel Millimeter. Sie nutzten dafür extrem kurze und energiereiche Röntgenblitze der „Linac Coherent Light Source“. Zum Vergleich: Würde man das gesamte Sonnenlicht, das auf die Erde fällt, mit einer Linse auf einen millimetergroßen Punkt fokussieren – der Brennfleck wäre nicht so intensiv wie die kalifornischen Röntgenblitze.

Damit hoffen Wissenschaftler künftig die Struktur einzelner Viren oder Proteine studieren zu können, die mit bisherigen Verfahren nicht erkennbar sind. Für die Entwicklung von Medikamenten sind solche Informationen sehr hilfreich.

Um den Aufbau der Biomoleküle zu rekonstruieren, messen Forscher, wie stark die Röntgenstrahlung beim Passieren der Probe gebeugt wird. Das muss extrem schnell geschehen, denn der intensive Röntgenstrahl zerstört die Moleküle bereits nach zehn Femtosekunden. Das sind zehn Billiardstel Sekunden. Ein derart schnelles Messgerät haben jetzt Forscher um Joachim Ullrich, Ilme Schlichting und Lothar Strüder entwickelt und erfolgreich getestet, teilt die Max-Planck-Gesellschaft mit. Herzstück des vier Millionen Euro teuren Apparats sind speziell für Röntgenstrahlen entwickelte CCD-Chips (charge-coupled device), die so groß sind wie Kinderhände. Die von ihnen gesammelten Daten können 200 Mal pro Sekunde ausgelesen werden. Damit sind sie schneller als der Röntgenlaser überhaupt feuern kann.

Zu den Ersten, die mit dem neuen Röntgenlaser experimentiert haben, zählt das Team um Thomas Möller von der TU Berlin. Sie konnten zeigen, dass ein einzelner Röntgenblitz genügt, um selbst die Struktur von „Clustern“ zu entschlüsseln. Damit werden Nanoteilchen bezeichnet, die aus vielen Teilchen zusammengesetzt sind – in diesem Fall waren es Tausende Xenonatome. Im Juni sollen erstmals biologische Proben untersucht werden.

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