Konkurrierende Kräfte

  • 10. October 2017

Wie Moleküle ihre Struktur erhalten.

Eine in sich verdrehte Doppelhelix: Das ist die markante Struktur der DNS, die aus großen Mole­külen besteht. Welche Kräfte dabei inner­halb der Moleküle wirken und ihnen so ihre charak­teris­tische Struktur geben, haben Chemiker und Physiker der Uni Halle-Witten­berg jetzt anhand synthe­tisch herge­stellter Moleküle unter­sucht. Dabei fanden sie heraus, dass es vor allem zwei charak­teris­tische Kräfte gibt, die sich gegen­seitig ver­stärken oder abschwächen können.

DNS-Molekül

Abb.: DNS-Molekül. (Bild: Zephyris)

Bezeichnend für die Strukturbildung sind vor allem zwei Para­meter: Wasser­stoff­brücken­bin­dungen, die sich anziehen und die Phasen­trennung, die dafür sorgt, dass sich Moleküle von­ein­ander abstoßen. „Bisher war man davon aus­ge­gangen, dass sich die Kräfte in Makro­mole­külen unter­ein­ander kaum beein­flussen. Gerade für feste Poly­mere waren die wirkenden Kräfte für die Struktur­bildung kaum unter­sucht“, sagt Wolf­gang Binder von der Uni Halle-Witten­berg. Um die Wechsel­wirkungen zwischen den Mole­külen besser zu ver­stehen, stellten die Forscher verein­fachte Poly­mere her.

Anhand von Röntgenstrahlen und mithilfe von Magnet­resonanz-Spektro­skopie über­prüften die Wissen­schaftler, ob die Moleküle zusammen­gehalten oder aus­ein­ander­gedrückt werden. Dabei stellte sich heraus, dass sich die Kräfte an Grenz­flächen beson­ders stark oder schwach beein­flussen. Wie groß ihr Ein­fluss ist, hängt dabei auch von der Größe der Moleküle ab. „Die Ergeb­nisse tragen zum besseren Ver­ständnis der Struktur­bildung von Poly­meren bei“, sagt Binder. Sie lassen Rück­schlüsse auf Material­eigen­schaften von zum Beispiel selbst­heilenden Materi­alien zu, da sich die konkur­rie­renden Kräfte in solchen Materi­alien nun besser ein­stellen lassen. Zudem erweitern die Resul­tate die Erkennt­nisse über Proteine, deren Struk­turen maß­geb­lich zu ihrer Funktions­weise beitragen.

MLU / RK

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