• Skip to main content
  • Skip to secondary menu
  • Zur Hauptsidebar springen

Die Chemie Zeitschrift Österreichs

Das unabhängige Traditionsmagazin

  • Das Magazin
    • Blattgeschichte
    • 120 Jahre
    • Abonnement
    • Mediadaten
    • Online-Archiv
  • Resorts
    • Forschung
    • Foto Freitag
    • Messe
    • Publikation
    • Personalia
    • Bildung
    • Termine
    • News-Archiv 2015
    • News-Archiv 2016
    • News-Archiv 2017
    • News-Archiv 2018
    • News-Archiv 2019
  • Studienführer Chemie
  • Chemie-Lexikon
  • Links
    • L&B
    • labor
    • Kunststoff
  • Welkin Media Verlag
Aktuelle Seite: Startseite / Publikation / Leipziger Forscher entschlüsseln „Fingerabdruck“ diffuser Protonen

Leipziger Forscher entschlüsseln „Fingerabdruck“ diffuser Protonen

2. Dezember 2016 von Florian Fischer

Der Grotthuß-Mechanismus, nach dem Leipziger Naturwissenschaftler Freiherr Theodor von Grotthuß (1785-1822), beschreibt qualitativ den Transport von elektrischen Ladungen in wässrigen Lösungen. Dieser spielt in alltäglichen biochemischen Prozessen, zum Beispiel der Signalübertragung in Proteinen, eine fundamentale Rolle. Doch die molekularen Details des Ladungstransports sind noch immer nicht abschließend geklärt.

Wissenschaftlern des Wilhelm-Ostwald-Instituts für Physikalische und Theoretische Chemie der Universität Leipzig ist es nun erstmals gelungen, den spektroskopischen „Fingerabdruck“ gelöster Protonen, die dem Ladungstransport zu Grunde liegen, experimentell zu entschlüsseln. Ihre Ergebnisse präsentieren sie in der aktuellen Ausgabe des renommierten Wissenschaftsmagazins „Science“.

[youtube id=“https://youtu.be/ftanEqKSmWA“ width=“600″ height=“340″ position=“left“]In einer Kooperation mit Wissenschaftlern der US-amerikanischen Universitäten Yale, Pittsburgh, Ohio State und Washington gelang es den Doktoranden Matias Fagiani und Harald Knorke aus dem Arbeitskreis von Prof. Dr. Knut Asmis, Schlüsselmotive auszufrieren und bei Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt im Infrarotbereich zu spektroskopieren. „Die diffuse Natur der in Wasser gelösten Protonen erschwert eine spektroskopische Charakterisierung ungemein“, sagt Asmis. „Umso höher ist die Leistung der Arbeitsgruppe einzustufen.“

 

Theodor von Grotthuß, selbst Student der Universität Leipzig, postulierte 1805, dass sich Wassermoleküle in einem elektrischen Feld, zum Beispiel zwischen zwei Elektroden, nicht nur zwecks Ladungstransport teilen können, der sogenannten Autodissoziation des Wassers, sondern dass sich die so erzeugten Ladungsträger viel effektiver entlang einer Kette aus vernetzten Wassermolekülen fortpflanzen können, analog zu einer Kette von umfallenden Dominosteinen. Als Konsequenz wandert nicht das in Wasser gelöste Proton von einer Elektrode zur anderen, um die Ladung zu übertragen, sondern es reicht aus, dass sich der Ladungsdefekt entlang dieser Kette fortpflanzt, was bedeutend schneller und effektiver geht.

Die Doktoranden Harald Knorke (links) und Matias Fagiani am Steuerungspult des sogenannten Photodissoziationsspektrometers | Foto: Swen Reichhold/Universität Leipzig
Die Doktoranden Harald Knorke (links) und Matias Fagiani am Steuerungspult des sogenannten Photodissoziationsspektrometers | Foto: Swen Reichhold/Universität Leipzig

„Experimente an molekularen Aggregaten in ihrer Gasphase wurden lange belächelt, da die Experimente nicht am realen System, sondern an einem molekularen Ausschnitt daraus in Isolation durchgeführt werden“, erläutert Asmis. „In diesem Fall handelt es sich um Experimente an genau einem Proton, umgeben von vier bis zu sechs Wassermolekülen. Der große Vorteil der Untersuchungen an diesen abstrakten Modellsystemen ist deren extrem hohe Empfindlichkeit und Selektivität. Darüber hinaus können die Messwerte direkt mit den Resultaten aus hochwertigen quantenmechanischen Simulationen verglichen und interpretiert werden.“ Deren Anwendung auf die ausgedehnteren realen Systeme sei aufgrund der dafür benötigten enormen Rechenleistung auf diesem Niveau „zurzeit noch völlig undenkbar“.

„Wir verstehen jetzt viel besser, wie sich die unmittelbare Umgebung eines gelösten Protons in seinem spektroskopischen Fingerabdruck widerspiegelt“, erklärt Asmis. „Dies stellt eine der Grundvoraussetzungen für die Durchführung und Interpretation von weiterführenden Arbeiten auf diesem Gebiet dar, zum Beispiel um die Beweglichkeit der Protonen in Echtzeit zu charakterisieren.“ Ein solcher experimenteller Aufbau, „mit dem man ultimativ einen Film des Grotthuß-Mechnismus mit atomarer Auflösung abdrehen kann“, befinde sich gerade in der Planungsphase, sagt Asmis. Er soll den Wissenschaftlern an der Fakultät für Chemie und Mineralogie innerhalb des nächsten Jahres zur Verfügung stehen.

[alert-warning]Publikation

C.T. Wolke, J.A. Fournier, L.C. Dzugan, M.R. Fagiani, T.T. Odbadrakh, H. Knorke, K.D. Jordan, A.B. McCoy, K.R. Asmis, M.A. Johnson.

Spectroscopic Snapshots of the Proton Transfer Mechanism in Water.

Science (02.12.2016).

DOI: 10.1126/science.aaf8425

Kontakt

Prof. Dr. Knut Asmis
Wilhelm-Ostwald-Institut für Physikalische und Theoretische Chemie

[/alert-warning]

Kategorie: Publikation Stichworte: diffuse Protonen, Forschung, Leipzig, Protonen

Haupt-Sidebar

Die aktuelle Chemie

Newsletter

  • Unser Newsletter-Archiv

Welkin Media News

Aktuelle Nachrichten aus unseren anderen Online-Portalen Lebensmittel-&Biotechnologie und Österreichische Kunststoffzeitschrift.

  • PAT Downstream Processing: Kooperation von Merck und Agilent Technologies
    am 23. Juni 2022 von Birgit Fischer (Lebensmittel- & Biotechnologie)

    Merck und Agilent Technologies kooperieren bei der Weiterentwicklung von Prozessanalysetechnologien (PAT) für das Downstream Processing. PAT ist ein Schlüsselfaktor für die Echtzeitfreigabe und das Bioprocessing 4.0.und wird von den […]

  • DURAST: Feinpulver aus technischen Kunststoffen
    am 22. Juni 2022 von Birgit Fischer (Österreichische Kunststoffzeitschrift)

    Die neue Serie der DURAST Pulver aus technischen Kunststoffen von Polyplastics ist mit einer Vielzahl von Verarbeitungsmethoden kompatibel. Die Feinpulver eignen sich, über Spritzgießen und Extrudieren hinaus, für die Kleinserienproduktion […]

  • Vindur CoolMaster DX: Präzisionsklimagerät von Weiss Technik
    am 21. Juni 2022 von Birgit Fischer (Lebensmittel- & Biotechnologie)

    Vindur CoolMaster DX von Weiss Klimatechnik ist ein neues, raumbasiertes Präzisionsklimagerät mit energieeffizienter Invertertechnologie. Es ist in drei Baugrößen erhältlich, frei skalierbar und auch in Räumen ohne Außenwand aufstellbar, […]

  • Coperion macht mit innovativer Seitendosierung Kunststoff-Recycling wirtschaftlicher
    am 20. Juni 2022 von Kerstin Sochor (Österreichische Kunststoffzeitschrift)

    Mit dem Ziel, das Recycling von leichten, sehr voluminösen Rezyklat-Fasern und -Flakes deutlich wirtschaftlicher und in manchen Fällen überhaupt erst möglich zu machen, hat Coperion eine neue Ausführung seiner Seitendosierung ZS-B entwickelt. […]

  • NYLEO: Hochleistungsfasern auf Nylon 66-Basis
    am 20. Juni 2022 von Birgit Fischer (Österreichische Kunststoffzeitschrift)

    DOMO Chemicals hat mit NYLEO eine neue Produktlinie an Hochleistungsfasern auf Nylon 66-Basis auf den Markt gebracht. Aufgrund seiner einzigartigen Eigenschaften bietet die Produktlinie ein breites Spektrum an Möglichkeiten für die Verbesserung […]

  • Merck investiert 440 Mio.€ in Irland
    am 17. Juni 2022 von Birgit Fischer (Lebensmittel- & Biotechnologie)

    Merck erweitert seine Kapazitäten für die Herstellung von Membranen und Filtrationsprodukten an seinem Standort Cork in Irland. Um rund 440 Mio. Euro werden Produktionskapazitäten für Membranen in Carrigtwohill ausgebaut und eine neue […]

  • BioFuture: modernste Biopharmazeutika-Produktionsanlage
    am 15. Juni 2022 von Birgit Fischer (Lebensmittel- & Biotechnologie)

    Novartis hat mit "BioFuture" in Schaftenau (Tirol) die weltweit modernste Produktionsanlage für Biopharmazeutika in Betrieb genommen. Das Gesamtinvestitionsvolumen beläuft sich auf 300 Millionen Euro, insgesamt entstehen rund 180 zusätzliche […]

  • Greiner AG mit Rekordumsatz 2021 von 2,2 Milliarden Euro
    am 15. Juni 2022 von Birgit Fischer (Österreichische Kunststoffzeitschrift)

    Die österreichische Greiner AG hat mit mehr als 2,2 Milliarden Euro einen Rekordumsatz für das Geschäftsjahr 2021 erzielt. Die sichtbarsten Veränderungen 2021 waren die Veräußerung der Greiner Extrusion sowie die Bündelung der […]

  • 25 Jahre ohne Gentechnik in Österreich
    am 13. Juni 2022 von Birgit Fischer (Lebensmittel- & Biotechnologie)

    Anlässlich des 25. Jahrestags "ohne Gentechnik in Österreich“ finden zahlreiche Veranstaltungen rund um Lebensmittel ohne Gentechnik statt. Dabei werden im Juni 2022 die Erfolge des Gentechnik-Volksbegehrens von 1997 sowie der Gründung der ARGE […]

  • Repeats Group investiert in Daly Plastics
    am 13. Juni 2022 von Birgit Fischer (Österreichische Kunststoffzeitschrift)

    Die europaweite Kunststoffrecyclingplattform Repeats Group B.V. investiert in Daly Plastics, einen Hersteller von recyceltem LDPE. Daly Plastics plant seine Produktionskapazität nahezu zu verdoppeln, um der wachsenden Nachfrage nach recyceltem LDPE […]

Schlagwörter

ABB Aktuelle Nachrichten über BASF analytica Analytik Analytik Jena Automation Automatisierung Awards B&R Bayer Borealis BR CEM Danfoss Digitalisierung Endress+Hauser Evonik FCIO Festo Finance Forschung Foto Freitag FotoFreitag Hardware Huber Industrie 4.0 Labor LANXESS Lenzing life science Messe Messe München MesseNews Nachhaltigkeit Nano OMV Personalia Polymerforschung Publikation Pumpen Recycling Shimadzu Studium TU Graz Webinar

Kategorien

Copyright © 2022 · WelkinMedia Fachverlag