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Graphen-Falten zwingen Moleküle zu Linien

Archivmeldung vom 05.02.2019

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Freigeschaltet durch Thorsten Schmitt

So ordnen sich Buckyballs (violett) auf Graphen an.

Bild: Kim Lab, brown.edu

Kleine, elektrisch geladene Falten in Graphen-Blättern sorgen dafür, dass sich Moleküle, sogenannte Buckyballs, entlang der Faltentäler anordnen, ähnlich wie Zugvögel auf einer Hochspannungsleitung vor der Reise gen Süden. "Wir zeigen, dass diese Falten Moleküle auf einer Graphen-Oberfläche sortieren können", sagt Kyung-Suk Kim, Direktor am Zentrum für Materialforschung an der Ingenieurschule der Brown University. "Das macht es Wissenschaftlern leichter, Moleküle zu manipulieren und zu erforschen", so Kim.

Wölbung wie beim Teppich

Buckyballs sind fußballähnliche Gebilde aus Kohlenstoffatomen, die wie bei Graphen bienenwabenförmig angeordnet sind. Schon vor zehn Jahren hatten Forscher das seltsame Verhalten der Kohlenstoffbällchen beobachtet. Statt sich wie Murmeln auf einer glatten Oberfläche in alle Richtungen zu bewegen, bildeten sie in Selbstorganisation lange Ketten. Eine Erklärung fanden die Forscher damals nicht. Diese Lücke füllt jetzt das Team um Kim.

Wenn man Graphen sanft zusammenschiebt, bilden sich sägezahnförmige Falten, ähnlich wie sie beim Tritt auf einen Teppich, der gegen eine Wand gedrückt wird. Schuld an diesem Phänomen ist die Anordnung der Elektronen in diesem Kohlenstoffgitter. Diese sorgen auch dafür, dass die Täler elektrisch geladen werden. Diese wiederum tritt in eine Wechselwirkung mit den Buckyballs, sodass diese sich zu Linien gruppieren.

Strecken von DNA-Molekülen

Die Entdeckung lässt zahlreiche Anwendungen zu, meint Kim. Denn es funktioniere nicht nur mit Buckyballs, sondern auch mit anderen Molekülen. Besonders interessant sei das Verfahren für die Untersuchung von Erbinformationen. Wenn DNA-Moleküle gestreckt werden, sodass sie eine Linie bilden, könnten sie schneller und leichter sequenziert werden. Letzteres meint die Bestimmung der Nukleotid-Abfolge in einem DNA-Molekül. Damit lassen sich unter anderem genetische Erkrankungen nachweisen.

Quelle: www.pressetext.com/Wolfgang Kempkens