Wechselwirkungen zwischen Molekülen verstehen

Forschergruppe 618 an der RUB verlängert

17.04.2009 - Deutschland

Kristalle, Flüssigkeiten, das Leben: Alles undenkbar ohne die schwache Wechselwirkung zwischen Molekülen. Dieser einflussreichen, bislang noch wenig untersuchten Kraft spürt die Forschergruppe 618 nach, in der Chemiker aus der Ruhr-Universität Bochum, der Universität Duisburg-Essen und der Universität Düsseldorf zusammen arbeiten. Jetzt gab die Deutsche Forschungsgemeinschaft grünes Licht für die nächsten drei Jahre gemeinsamer Forschung.

Ruhr-Universität Bochum (RUB)

Ein Kristall aus Benzol und Acetylen, der mit Hilfe der Röntgenstrukturanalyse untersucht wurde. Warum wählt die Natur gerade diese Anordnung der Moleküle? Bislang gibt es keine Methode, mit der sich solche Strukturen voraussagen lassen. In der Forschergruppe wird untersucht, wie einzelne Moleküle aggregieren. Zunächst werden Aggregate von nur sehr wenigen Molekülen gebildet, die aber schon die grundlegenden Strukturen des Kristalls zeigen. Mit zunehmender Anzahl an Molekülen entsteht aus den mikroskopischen Aggregaten ein makroskopischer Kristall.

Noch wenig erforscht: Wie sich Moleküle zusammenlagern

Der gewaltige Fortschritt der Chemie in den letzten zwei Jahrhunderten beruht auf dem Verständnis des Aufbaus von Molekülen aus Atomen und der Kunst der Synthese nahezu beliebig komplizierter Moleküle aus einfacheren Bausteinen. Die starken Wechselwirkungen zwischen Atomen, die zu den Molekülen führen, sind heute gut verstanden. Dies gilt aber nicht für die viel schwächeren Wechselwirkungen zwischen Molekülen. Sie führen zur Zusammenlagerung von Molekülen und zur Ausbildung sehr großer, komplexer Strukturen wie Flüssigkeiten, Kristallen oder ganzen lebenden Zellen.

Wie ein Kristallkeim entsteht

Das Ziel der Forschergruppe 618, die 2006 gegründet wurde, ist es, diese schwachen intermolekularen Wechselwirkungen zu verstehen. Mit ausgefeilten experimentellen und theoretischen Methoden wollen die Forscher wichtige Fragen auf diesem Gebiet klären: Wie bilden sich Kristallkeime? Wie wachsen Molekülkristalle? Warum gibt es unterschiedliche Kristallformen für ein und dasselbe Molekül? Wie lagert sich Wasser an Moleküle an? Wie viele Wassermoleküle enthält das kleinste Tröpfchen Salzsäure? Wie entstehen Zwitterionen aus neutralen Aminosäuren? In der zweiten dreijährigen Förderperiode wollen die Forscher mit Laserspektroskopie, ausgefeilten Techniken der Kristallisation, Messungen bei extrem tiefen Temperaturen nahe am absoluten Nullpunkt, neu entwickelten theoretischen Verfahren zur Simulation von Moleküldynamik und hochpräzisen Berechnungen ein umfassendes Bild intermolekularer Wechselwirkungen zeichnen. "Dahin ist es noch ein weiter Weg, aber die Mühen lohnen sich", meint Prof. Dr. Wolfram Sander, Sprecher der Gruppe. "Denn die uns umgebende belebte und unbelebte Welt wird von diesen Wechselwirkungen dominiert."

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