Aktualitäten 2020

Verschmelzung physikalischer und chemischer Methoden für die optische Spektroskopie superschwerer Elemente Superschwere Elemente sind faszinierende nukleare und atomare Quantensysteme, die die experimentelle Erprobung herausfordern, da sie in der Natur nicht vorkommen und, wenn sie künstlich hergestellt werden, innerhalb von Sekunden zerfallen.

Wissenschaftler der Universität zu Köln, der Radboud University (Nijmegen, Niederlande) und des MIT (Harvard, USA) beschreiben in einem Übersichtsartikel in der Fachzeitschrift Nature Reviews Physics hochentwickelte spektroskopische Techniken, die es erlauben, astrophysikalisch relevante Molekülionen im Labor und Weltraum zu entdecken.

Göttinger Physiker nutzen Schwingungen von Atomen zur Kontrolle eines Phasenübergangs Chemische Reaktionen mit kurzen Lichtblitzen filmen und steuern - dieses Ziel liegt dem Forschungsfeld der -Femtochemie- zugrunde. Mit Hilfe mehrerer aufeinanderfolgender Laserpulse sollen dabei atomare Bindungen punktgenau angeregt und nach Wunsch aufgespalten werden.

Kleinste Zellstrukturen lassen sich jetzt noch besser abbilden: Die Kombination zweier Mikroskopie-Methoden macht erstmals ein Fluoreszenz-Imaging mit molekularer Auflösung möglich. Mit der hochauflösenden Mikroskopie ist es theoretisch möglich, Zellstrukturen mit einer Auflösung von wenigen Nanometern abzubilden.

Das molekulare Gas in Galaxien ist in einer Hierarchie von Strukturen organisiert. Es bewegt sich entlang filamentartiger Bahnen zu Gasund Staubzentren, wo es zu Sternen und Planeten verdichtet wird. Um diese Vorgänge besser zu verstehen, hat ein internationales Team von Astronomen unter der Leitung von Jonathan Henshaw vom Max-Planck-Institut für Astronomie und Diederik Kruijssen vom Zentrum für Astronomie der Universität Heidelberg die Gasbewegungen auf verschiedenen Größenskalen untersucht.

Röntgenstrukturanalyse gibt detaillierte Einblicke in molekulare Wirkstoff-Fabrik Die Wirkstoffe vieler Medikamente sind Naturstoffe, so benannt, weil oft nur Mikroorganismen die komplexen Strukturen herstellen können. Ähnlich wie am Fließband einer Fabrik setzen große Enzymkomplexe diese Wirkstoff-Moleküle zusammen.

Sie gilt als eine der Schlüsseltechnologien für Hochleistungsbatterien der Zukunft: die Lithium-Metall-Batterie (LMB). Aufgebaut zum Beispiel als Festkörperbatterie mit polymerem Elektrolyten verspricht sie eine signifikant höhere Energiedichte als die aktuell gängige Lithium-Ionen-Batterie (LIB). Doch für den endgültigen kommerziellen Durchbruch ist sie noch nicht vollständig ausgereift und kommt deshalb aktuell nur von wenigen Pilotprojekten zum Einsatz.

Freiburger Forschende stellen neue Übergangsmetall-Carbonyl-Komplexe vor, die relevant für Lehrbuch und Anwendung sind Sowohl in der Koordinationschemie als auch in der Metallorganischen Chemie sind Übergangsmetall-Carbonyle eine wichtige und seit Ende des 19. Jahrhunderts bekannte Verbindungsklasse.

Sie sind die molekularen Gegenstücke zu elektrischen Schaltern und spielen für viele Prozesse in der Natur eine wichtige Rolle: molekulare Schalter. Solche Moleküle können auf umkehrbare Weise zwei oder mehr Zustände einnehmen und so molekulare Prozesse steuern. In lebenden Organismen spielen sie beispielsweise bei der Muskelkontraktion eine Rolle - auch unsere visuelle Wahrnehmung beruht auf der Dynamik eines molekularen Schalters im Auge.

Forscherteam unter Leitung der Universität Göttingen entwickelt nachhaltige Alternative Um Medikamente gezielt weiter entwickeln zu können, werden bislang aufwendige Verfahren eingesetzt, die nicht nur teuer sind, sondern auch eine große Menge unerwünschter Abfallprodukte erzeugen. Wissenschaftlern unter Leitung der Universität Göttingen ist es jetzt gelungen, eine ressourcenschonende, nachhaltigere Alternative zu etablieren: durch eine Strukturänderung des ursprünglichen Medikaments direkt, also post-synthetisch ermöglicht.

Wissenschaftler der Freien Universität Berlin veröffentlichen zwei experimentelle Studien im Journal Astrobiology Instrumente zukünftiger Weltraummissionen sind einer Studie zufolge in der Lage Aminosäuren, Fettsäuren und Peptide zu detektieren. Sie können sogar biologische Prozesse auf Ozeanmonden in unserem Sonennsystem aufspüren, wie ein internationales Team, geführt von Wissenschaftlern der Forschungsgruppe Planetologie der Freien Universität Berlin, herausfand.

Chemiker erzeugen neues Oxidationsmittel als Werkzeug für die präparative Chemie. Die chemische Oxidation, also das gezielte Entfernen von Elektronen aus einem Substrat, repräsentiert eine der wichtigsten Transformationen in der Chemie. Die meisten gängigen Oxidationsmittel weisen jedoch oft Nachteile wie unerwünschte Nebenreaktionen auf.

Wissenschaftler des Exzellenclusters PRISMA+ und des Helmholtz-Instituts Mainz zeigen vielversprechenden Weg auf, um erstmals Paritätsverletzung in Molekülen nachzuweisen Seit langem versuchen Wissenschaftler, eine bestimmte Symmetrie-Eigenschaft der schwachen Wechselwirkung - die Paritätsverletzung - in Molekülen experimentell nachzuweisen.

Forschungsteam entwickelt neuartige Nano-Schalter, die sich per Lichtsignal bedienen lassen Light Die schematische Illustration zeigt die Wirkungsweise des lichtschaltbarenen Transistors. Die Azobenzol-Moleküle auf der Oberfläche klappen sich durch ultraviolettes Licht (365 nm) bzw. durch blaues Licht (455 nm) in eine jeweils andere Konfiguration.

Forschungsverbund nutzt erstmals Laserspektroskopie, um chemische Verbindungen mit kurzlebigem radioaktivem Bestandteil zu untersuchen - Veröffentlichung in Nature GEMEINSAME PRESSEMITTEILUNG DER PHILIPPS-UNIVERSITÄT MARBURG UND DER JOHANNES GUTENBERG-UNIVERSITÄT MAINZ Radioaktive Moleküle eignen sich als Miniatur-Laboratorien, mit denen sich grundlegende Eigenschaften von Elementarteilchen und Atomkernen studieren lassen.

Enzyme - in jeder lebenden Zelle sind sie die zentralen Antreiber für biochemische Stoffwechselprozesse und machen dort Reaktionen möglich. Genau diese Fähigkeit ist es, die sie auch als Katalysatoren in der Biotechnologie verwendbar macht, um zum Beispiel chemische Produkte wie Arzneimittel herzustellen.

Forschungsteam aus Jena, München und New York entwickelt Wirkstoff, der wichtigen Bestandteil des ,,Zellskeletts" mithilfe von Licht kontrolliert Light Life Die Wirkung von Medikamenten mit Licht einund auszuschalten, damit beschäftigt sich die Photopharmakologie. Nun ist es Wissenschaftsteams aus Jena, München und New York erstmals gelungen, auf diesem Weg einen Bestandteil der Zellen zu steuern, der bislang als unerreichbar galt.

Laserlicht, das man nicht sieht, und Geräusche, die man nicht hört - was Partygänger wohl spontan mit einer drögen Veranstaltung assoziieren, bringt die Augen so mancher Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler zum Leuchten. Denn aus genau dieser Kombination kann etwas entstehen, das umso sichtbarer ist: Bilder aus dem Körperinneren, die Aufschluss über die dort stattfindenden Prozesse geben.

In der Entwicklung autonomer Systeme und Materia gewinnen selbstorganisierende molekulare Strukturen, die durch chemische Reaktionsnetzwerke gesteuert sind, zunehmend an Bedeutung. Jedoch fehlt es bisher an einfachen externen Mechanismen, die sicherstellen, dass die Komponenten dieser Reaktionsnetzwerke kontrolliert aktiviert werden.

Die Open Source Plattform ,,VirtualFlow" untersucht Milliarden Moleküle in kürzester Zeit / Gemeinsame Pressemitteilung der Freien Universität Berlin und der Technischen Universität Berlin Die Entwicklung neuer Wirkstoffe in der Medizin kann viele Jahre dauern und Milliarden Euro kosten.