Podcasts about nanostrukturen

Begleite uns zu einer inspirierenden Live-Video-Online-Podcast-Episode, in der Dr. Henriette Maaß, Gründerin und Geschäftsführerin von NanoStruct, tiefe Einblicke in ihre Gründungsgeschichte, die Herausforderungen und Erfolge ihres Unternehmens gibt. Erfahre direkt von ihr, wie sie den Mut fand, ihre Vision in die Realität umzusetzen und welche Rolle die Wissenschaft bei der Gründung eines Deep-Tech-Unternehmens spielt.

Den Forschern ist es erstmals gelungen, Elektronen mit einem Nanogerät zu beschleunigen. Teilchenbeschleuniger sind in den verschiedensten Bereichen von Industrie, Forschung und Medizin unverzichtbare Werkzeuge. Es gibt sie in unterschiedlichen Größen, von ganz klein bis sehr groß wie die Anlagen bei CERN. Forscher arbeiten auch an neuen Technologien, um Teilchenbeschleuniger kleiner und günstiger zu machen. Eine neue Idee ist, Laser und kleine Nanostrukturen zu verwenden, um Teilchen zu beschleunigen. Das könnte helfen, die Größe und die Kosten dieser Maschinen zu reduzieren. Forscher erreichten den Durchbruch mit nanophotonischen Elektronenbeschleunigern damit einen wichtigen Schritt in Richtung Miniaturisierung von Teilchenbeschleunigern gemacht. Diese neuen Beschleuniger haben die Größe eines Computerchips und nutzen Laser zur Beschleunigung von Elektronen. Einem Team von Laserphysikern der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) ist es nun gelungen, den ersten nanophotonischen Elektronenbeschleuniger zu demonstrieren - zeitgleich mit Kollegen der Stanford University. Was sind diese kleinen Teilchenbeschleuniger und was bedeutet das nun für unsere Zukunft? Empfohlenes Video: https://www.youtube.com/watch?v=732qprLNapA Abonniere jetzt die Entropy, um keine der coolen & interessanten Episoden zu verpassen! Das unterstützt mich natürlich und hilft mir meinen Content zu verbessern und zu erweitern! Hier abonnieren: https://www.youtube.com/channel/UC5dBZm6ztKizdUnN7Puz3QQ?sub_confirmation=1 ♦ PATREON: https://www.patreon.com/entropy_wse ♦ TWITTER: https://twitter.com/Entropy_channel ♦ INSTAGRAM: https://www.instagram.com/roma_perezogin/ ♦ INSTAGRAM: https://www.instagram.com/entropy_channel/ ♦ DISCORD-SERVER: https://discord.gg/xGtUAaAw98 ♦ GOODNIGHT STORIES: https://open.spotify.com/show/5Mz5jx2lm7DXN3FizSigoJ

Nanostrukturen faszinieren Wissenschaftler seit Jahrzehnten. Inzwischen gelingt es ihnen, sie auch selbst herzustellen. Der Umsatz mit Nanomaterialien wächst. Prognosen sehen das Weltmarktvolumen 2020 bei fast 63 Milliarden Euro.

Schokoladenfans aufgepasst! Bald könnte es die süße Nascherei auch in schillernden Regenbogenfarben zu kaufen geben. Dass sich in dieser Ankündigung gleich ein Fehler versteckt, ist Faktenchecker Tobias Hamelmann natürlich gleich aufgefallen.

Schwerpunkt: Claudia Zeiger vom Karlsruher Institut für Technologie über biologische Mikro- und Nanostrukturen, nach deren Vorbild sich künstliche Oberflächen mit erstaunlichen Eigenschaften herstellen lassen || Nachrichten: Erste Nahaufnahmen von Pluto | Buckyballs in Milchstraße | Aerosole machen Wolken heller

Molecular Aesthetics | Symposium Artists operate within both the miniscule contexts of cells and molecules and the vastly larger macrocosm of human experience. While scientists ponder higher dimensions and the existence of multiple universes, the scope of knowledge encompasses once inconceivable reaches of space and time. Art is no longer limited to human scale. Neither is it any longer confined to this world or even, to this universe. Symposium at ZKM | Center for Art and Media, July 15 -17, 2011 in cooperation with DFG-Center for Functional Nanostructures (CFN) Karlsruhe Institute for Technology (KIT). As part of several joint projects on creativity and innovation which will be carried out by the ZKM | Center for Art and Media Karlsruhe and Akademie Schloss Solitude and which were initiated by the State of Baden-Württemberg between 2007 and 2010, the symposium »Molecular Aesthetics« aims at establishing a link between the current developments in molecular sciences and the visual arts and music. Also marking the International Year of Chemistry, it tries to initiate an interdisciplinary exchange of views and ideas, which could lead to a new definition of aesthetics. This project is financed by the Ministry of science, Research and Arts Baden Württemberg. /// Künstler agieren sowohl im Mikrokosmos der Moleküle und Zellen als auch im vielfach größeren Makrokosmos der menschlichen Erfahrungswelt. Unser Wissen ist durch die wissenschaftliche Erforschung höherer Dimensionen und multipler Paralleluniversen in bislang unvorstellbare Regionen von Raum und Zeit vorgedrungen. Kunst bleibt nicht länger auf das menschliche Maß beschränkt und weist über die Grenzen unseres Planeten, ja sogar unseres Universums hinaus. Symposium im ZKM | Zentrum für Kunst und Medientechnologie, 15. -17. Juli 2011 In Kooperation mit dem DFG-Centrum für Funktionelle Nanostrukturen (CFN) des Karlsruhe Instituts für Technologie. Als Teil der gemeinsam vom ZKM | Zentrum für Kunst und Medientechnologie und der Akademie Schloss Solitude ausgeführten Projekte zum Thema Kreativität und Innovation, die 2007 vom Staatsministerium Baden-Württemberg initiiert wurden, zielt das Symposium »Molekulare Ästhetik« darauf ab, eine Verbindung zwischen den aktuellen Entwicklungen in den Molekularwissenschaften und der Kunst und der Musik zu etablieren. Es versucht, im internationalen Jahr der Chemie einen interdisziplinären Austausch von Ansichten und Ideen zu initiieren, der zu einer neuen Definition von Ästhetik führen könnte. Das Projekt wird gefördert vom Ministerium für Wissenschaft, Forschung und Kunst Baden-Württemberg.

Molecular Aesthetics | Symposium The fascinating structure of DNA has enabled the encoding of a life's message and 50 years after the discovery, genome libraries and gene manipulation, we have just about scratched the surface. But today, DNA is not only a molecule of life, but also an important building block in a new field of nanotechnology - design of novel nanostructures. And the structures, which have been designed on the nano scale by making use of remarkable properties of a double helix, are not only fascinatingly complex but have, in the last decade, found a range of interesting applications and continue to attract lots of attention. What has been done till now to fill in the gaps in understanding the DNA and where can we go from here? Symposium at ZKM | Center for Art and Media, July 15 -17, 2011 in cooperation with DFG-Center for Functional Nanostructures (CFN) Karlsruhe Institute for Technology (KIT). As part of several joint projects on creativity and innovation which will be carried out by the ZKM | Center for Art and Media Karlsruhe and Akademie Schloss Solitude and which were initiated by the State of Baden-Württemberg between 2007 and 2010, the symposium »Molecular Aesthetics« aims at establishing a link between the current developments in molecular sciences and the visual arts and music. Also marking the International Year of Chemistry, it tries to initiate an interdisciplinary exchange of views and ideas, which could lead to a new definition of aesthetics. This project is financed by the Ministry of science, Research and Arts Baden Württemberg. /// Die faszinierende Struktur der DNS verschlüsselt die Botschaften des Lebens. Trotz Genom-Datenbanken und Genmanipulationen bleibt sie auch 50 Jahre nach ihrer Entdeckung ein Neuland der Forschung. Neben ihrer Funktion als Molekül des Lebens dient die DNS heute als Grundbaustein im aufstrebenden Feld der Nanotechnologie. Die speziellen Eigenschaften der Doppelhelix ermöglichen die Entwicklung innovativer, komplexer Nanostrukturen, die im vergangenen Jahrzehnt zahlreiche Anwendungsgebiete fanden und nach wie vor großes wissenschaftliches Interesse erregen. Was wurde unternommen, um die Lücken in unserer Kenntnis der DNS zu füllen, und welche zukünftigen Schritte bieten sich an? Symposium im ZKM | Zentrum für Kunst und Medientechnologie, 15. -17. Juli 2011 In Kooperation mit dem DFG-Centrum für Funktionelle Nanostrukturen (CFN) des Karlsruhe Instituts für Technologie. Als Teil der gemeinsam vom ZKM | Zentrum für Kunst und Medientechnologie und der Akademie Schloss Solitude ausgeführten Projekte zum Thema Kreativität und Innovation, die 2007 vom Staatsministerium Baden-Württemberg initiiert wurden, zielt das Symposium »Molekulare Ästhetik« darauf ab, eine Verbindung zwischen den aktuellen Entwicklungen in den Molekularwissenschaften und der Kunst und der Musik zu etablieren. Es versucht, im internationalen Jahr der Chemie einen interdisziplinären Austausch von Ansichten und Ideen zu initiieren, der zu einer neuen Definition von Ästhetik führen könnte. Das Projekt wird gefördert vom Ministerium für Wissenschaft, Forschung und Kunst Baden-Württemberg.

Molecular Aesthetics | Interactive 3D-Installation Ljljana Fruk and Bernd Lintermann are presenting the interactive 3D-Installation »Molecules that Changed the World«. It was part of the Symposium »Molecular Aesthetics« which took place as a part of the project »Käpsele Connection. Creativity and Innovation in Baden-Württemberg« in cooperation with DFG-Center for Functional Nanostructures (CFN) of the Karlsruhe Institute of Technology (KIT). Symposium at ZKM | Center for Art and Media, July 15 -17, 2011 in cooperation with DFG-Center for Functional Nanostructures (CFN) Karlsruhe Institute for Technology (KIT). As part of several joint projects on creativity and innovation which will be carried out by the ZKM | Center for Art and Media Karlsruhe and Akademie Schloss Solitude and which were initiated by the State of Baden-Württemberg between 2007 and 2010, the symposium »Molecular Aesthetics« aims at establishing a link between the current developments in molecular sciences and the visual arts and music. Also marking the International Year of Chemistry, it tries to initiate an interdisciplinary exchange of views and ideas, which could lead to a new definition of aesthetics. This project is financed by the Ministry of science, Research and Arts Baden Württemberg. /// Ljljana Fruk und Bernd Lintermann präsentieren die interaktive 3D-Installation »Molecules that Changed the World«. Diese war Teil des Symposiums »Molekulare Ästhetik«, das im Rahmen des Projekts »Käpsele Connection. Kreativität und Innovation in Baden-Württemberg« in Zusammenarbeit mit dem DFG-Centrum für Funktionelle Nanostrukturen (CFN) des Karlsruhe Institute of Technology entstand. Symposium im ZKM | Zentrum für Kunst und Medientechnologie, 15. -17. Juli 2011 In Kooperation mit dem DFG-Centrum für Funktionelle Nanostrukturen (CFN) des Karlsruhe Instituts für Technologie. Als Teil der gemeinsam vom ZKM | Zentrum für Kunst und Medientechnologie und der Akademie Schloss Solitude ausgeführten Projekte zum Thema Kreativität und Innovation, die 2007 vom Staatsministerium Baden-Württemberg initiiert wurden, zielt das Symposium »Molekulare Ästhetik« darauf ab, eine Verbindung zwischen den aktuellen Entwicklungen in den Molekularwissenschaften und der Kunst und der Musik zu etablieren. Es versucht, im internationalen Jahr der Chemie einen interdisziplinären Austausch von Ansichten und Ideen zu initiieren, der zu einer neuen Definition von Ästhetik führen könnte. Das Projekt wird gefördert vom Ministerium für Wissenschaft, Forschung und Kunst Baden-Württemberg.

Molecular Aesthetics | Symposium The representation of macromolecular structures, for research or publication purposes, was a particular challenge for 20th century scientists. Focusing on protein science, this talk will explore how scientists and their collaborators have developed and used various techniques, from physical models to photorealistic computer graphics, to represent these structures. It will particularly focus on how the domains of science, the mechanical arts, the visual arts and computer science intersected and criss-crossed as this culture of macromolecular representation changed and evolved through the second half of the 20th century. Symposium at ZKM | Center for Art and Media, July 15 -17, 2011 in cooperation with DFG-Center for Functional Nanostructures (CFN) Karlsruhe Institute for Technology (KIT). As part of several joint projects on creativity and innovation which will be carried out by the ZKM | Center for Art and Media Karlsruhe and Akademie Schloss Solitude and which were initiated by the State of Baden-Württemberg between 2007 and 2010, the symposium »Molecular Aesthetics« aims at establishing a link between the current developments in molecular sciences and the visual arts and music. Also marking the International Year of Chemistry, it tries to initiate an interdisciplinary exchange of views and ideas, which could lead to a new definition of aesthetics. This project is financed by the Ministry of science, Research and Arts Baden Württemberg. /// Symposium im ZKM | Zentrum für Kunst und Medientechnologie, 15. -17. Juli 2011 In Kooperation mit dem DFG-Centrum für Funktionelle Nanostrukturen (CFN) des Karlsruhe Instituts für Technologie. Als Teil der gemeinsam vom ZKM | Zentrum für Kunst und Medientechnologie und der Akademie Schloss Solitude ausgeführten Projekte zum Thema Kreativität und Innovation, die 2007 vom Staatsministerium Baden-Württemberg initiiert wurden, zielt das Symposium »Molekulare Ästhetik« darauf ab, eine Verbindung zwischen den aktuellen Entwicklungen in den Molekularwissenschaften und der Kunst und der Musik zu etablieren. Es versucht, im internationalen Jahr der Chemie einen interdisziplinären Austausch von Ansichten und Ideen zu initiieren, der zu einer neuen Definition von Ästhetik führen könnte. Das Projekt wird gefördert vom Ministerium für Wissenschaft, Forschung und Kunst Baden-Württemberg.

Molecular Aesthetics | Interactive 3D-Installation Ljljana Fruk and Bernd Lintermann are presenting the interactive 3D-Installation »Molecules that Changed the World«. It was part of the Symposium »Molecular Aesthetics« which took place as a part of the project »Käpsele Connection. Creativity and Innovation in Baden-Württemberg« in cooperation with DFG-Center for Functional Nanostructures (CFN) of the Karlsruhe Institute of Technology (KIT). Symposium at ZKM | Center for Art and Media, July 15 -17, 2011 in cooperation with DFG-Center for Functional Nanostructures (CFN) Karlsruhe Institute for Technology (KIT). As part of several joint projects on creativity and innovation which will be carried out by the ZKM | Center for Art and Media Karlsruhe and Akademie Schloss Solitude and which were initiated by the State of Baden-Württemberg between 2007 and 2010, the symposium »Molecular Aesthetics« aims at establishing a link between the current developments in molecular sciences and the visual arts and music. Also marking the International Year of Chemistry, it tries to initiate an interdisciplinary exchange of views and ideas, which could lead to a new definition of aesthetics. This project is financed by the Ministry of science, Research and Arts Baden Württemberg. /// Ljljana Fruk und Bernd Lintermann präsentieren die interaktive 3D-Installation »Molecules that Changed the World«. Diese war Teil des Symposiums »Molekulare Ästhetik«, das im Rahmen des Projekts »Käpsele Connection. Kreativität und Innovation in Baden-Württemberg« in Zusammenarbeit mit dem DFG-Centrum für Funktionelle Nanostrukturen (CFN) des Karlsruhe Institute of Technology entstand. Symposium im ZKM | Zentrum für Kunst und Medientechnologie, 15. -17. Juli 2011 In Kooperation mit dem DFG-Centrum für Funktionelle Nanostrukturen (CFN) des Karlsruhe Instituts für Technologie. Als Teil der gemeinsam vom ZKM | Zentrum für Kunst und Medientechnologie und der Akademie Schloss Solitude ausgeführten Projekte zum Thema Kreativität und Innovation, die 2007 vom Staatsministerium Baden-Württemberg initiiert wurden, zielt das Symposium »Molekulare Ästhetik« darauf ab, eine Verbindung zwischen den aktuellen Entwicklungen in den Molekularwissenschaften und der Kunst und der Musik zu etablieren. Es versucht, im internationalen Jahr der Chemie einen interdisziplinären Austausch von Ansichten und Ideen zu initiieren, der zu einer neuen Definition von Ästhetik führen könnte. Das Projekt wird gefördert vom Ministerium für Wissenschaft, Forschung und Kunst Baden-Württemberg.

Thu, 17 Dec 2009 12:00:00 +0100 https://edoc.ub.uni-muenchen.de/11231/ https://edoc.ub.uni-muenchen.de/11231/1/Pust_Tim.pdf Pust, Tim ddc:540, ddc:500, Fakultät für Chemie und Pharmazie

Wed, 17 Dec 2008 12:00:00 +0100 https://edoc.ub.uni-muenchen.de/9494/ https://edoc.ub.uni-muenchen.de/9494/1/Roessler_Clemens.pdf Rössler, Clemens ddc:530, ddc:500, Fakultät für Physik

Die vorliegende Arbeit behandelt Fragen aus dem interdisziplinären Gebiet der Nanowissenschaften durch Untersuchungen mittels Rastertunnelmikroskopie und Computerchemie. Sie steht im Kontext der Entwicklung nanotechnologischer Herstellungsverfahren, die sich auf die "bottom-up"- Fertigungsstrategie beziehen. Diese Strategie verfolgt das Ziel, aus einzelnen elementaren Bausteinen (z.B. Molekülen) grössere funktionelle Strukturen und Systeme kontrolliert zusammenzusetzen. Kern dieser Arbeit ist die Vorstellung eines neuartigen Strukturbildungsprozesses auf molekularer Ebene und die Erschliessung dessen Potentials. Für diesen Prozess wird der Begriff "supramolekulare Festphasenbenetzung" vorgeschlagen. Damit wird ausgedrückt, dass die Ergebnisse als eine neue Bedingung für supramolekulare, spontane Strukturbildung (engl. self-assembly) interpretiert werden, die bei Raumtemperatur an der Grenze zwischen zwei festen Phasen stattfindet. Das vorgestellte Modell beschreibt diesen Prozess durch Nanokristalle, die – in einer Matrix suspendiert – bei Kontakt mit einer Kristalloberfläche ein Verhalten zeigen, das trotz vorhandener Festkörpereigenschaften (kristalline Ordnung) dem Verhalten flüssiger Tropfen bei der Benetzung von Oberflächen verwandt ist. Darauf aufbauend wird das technologische Potential des neuen Prozesses erschlossen: 1. Adsorbatstrukturen von einer Reihe organischer Halbleiter werden erstmals beschrieben. Damit wird zudem gezeigt, dass sich durch supramolekulare Festphasenbenetzung unlösliche Halbleitermoleküle sehr einfach und unter Umgebungsbedingungen geordnet adsorbieren lassen – ein Ergebnis, das sonst nur mit grossen Aufwand (z.B. Molekularstrahlepitaxie im Vakuum) möglich wäre. 2. Ein Erklärungsmodell wird entwickelt, mit dem sich die bislang unverstandene Möglichkeit molekularer Datenspeicherung mittels PTCDA- Moleküle theoretisch erklären und auf weitere, unter (1) vorgestellte Moleküle erweitern lässt. 3. Die Entwicklung eines Nanofabrikationskonzeptes wird vorgestellt, das eine lokale Kontrolle des Wachstums von Nanostrukturen ermöglicht. Der Vorteil gegenüber einer klassischen, Molekül für Molekül durchgeführten Nanostrukturierung liegt darin, dass durch die Spitze eines Rastertunnelmikroskops allein die Information über Wachstumsrichtungen in das System lokal einzubringen ist, die eigentliche Bildung der Strukturen jedoch durch selbständig ablaufende und somit qualitativ und zeitlich hoche¢ziente Wachstumsprozesse stattfindet ("geführtes Wachstum"). Damit lässt sich die bisherige Beschränkung von self-assembly auf streng periodische Strukturen durchbrechen und die vordefinierte Bildung komplexer Strukturen erreichen. 4. Ein Verfahren wird vorgestellt, das eine lokale Adsorption von Molekülen zu geordneten Schichten innerhalb einer Lage fremder Moleküle erlaubt und somit den Aufbau heterogener Adsorbatschichten ermöglicht.

Ziel der vorliegenden Arbeit war es, nanostrukturierte Biosensoren aus Halbleitermaterialien in eine physiologische Umgebung zu integrieren und dort zu betreiben. Dabei handelte es sich erstens um einen Biosensor mit empfindlichen FET-Messpunkten auf GaAs-Basis zur Messung extrazellulärer Potentiale von elektrisch aktiven biologischen Zellen. Das zweite Sensorsystem bestand aus Halbleiternanokristallen auf der Basis von CdSe und CdTe, die durch ihre stabilen und steuerbaren Fluoreszenzeigenschaften besonders in Langzeitexperimenten als optische Sensoren zur Markierung und Beobachtung von biologischen Funktionseinheiten und Funktionsabläufen verwendbar sind. Die Integration dieser Systeme in biologische Umgebungen motivierte die vorliegenden Untersuchungen u.a. zur Toxizität und Korrosion der Halbleiterbauteile.

Kolloidale Halbleiternanokristalle sind aufgrund ihrer vom Ultravioletten bis weit ins Infrarote durchstimmbaren Emissionswellenlänge besonders interessante Nanostrukturen für zukünftige optoelektronische Bauelemente und werden daher zurzeit intensiv erforscht. Im Mittelpunkt der vorliegenden Arbeit steht die Untersuchung und Manipulation der Lichtemission von neuartigen, stäbchenförmigen Cadmiumselenid/Cadmiumsulfid (CdSe/CdS) Nanokristallen in einem Einzelpartikelfluoreszenzaufbau. Diese Nanokristalle bestehen aus einem sphärischen CdSe-Kern, an den ein CdS-Nanostäbchen monokristallin gewachsen wird. Dadurch entstehen räumlich asymmetrische Halbleiternanostäbchen mit einem Aspektverhältnis zwischen 1,6 und 4,0. Durch die Messung der strahlenden Rate konnte in dieser Arbeit gezeigt werden, dass das Elektron über das gesamte Nanostäbchen delokalisiert ist, wohingegen das Loch im CdSe-Kern lokalisiert ist. Daher kann man durch die Länge des Cadmiumsulfidstäbchens den Wellenfunktionsüberlapp direkt manipulieren. Die Wellenfunktionen und damit die Emissionsenergien können neben der Geometrie insbesondere auch durch externe elektrische Felder kontrolliert werden. Da die Größe dieses so genannten „Starkeffekts in quantenbeschränkten Strukturen“ mit der räumlichen Ausdehnung der Nanostruktur zunimmt, konnte in den Nanostäbchen ein, verglichen zu sphärischen Nanokristallen, deutlich erhöhter Feldeffekt beobachtet werden. Experimente an einzelnen CdSe/CdS Nanostäbchen zeigen aber nicht nur eine Verschiebung der Emissionsenergie um das 50-fache der Linienbreite, sondern zugleich eine feldinduzierte Abnahme der Emissionsintensität um eine Größenordnung. Die experimentellen Ergebnisse lassen sich hervorragend mit einem theoretischen Modell vergleichen. Dazu wurde das effektive Massenmodell um die Coulombwechselwirkung ergänzt und durch eine finite Elemente Methode für asymmetrische Geometrien erweitert. Damit ist es möglich, sowohl die strahlende Rate, die Starkverschiebung der Emissionsenergie wie auch die Intensitätsmodulation durch elektrische Felder qualitativ und quantitativ vorherzusagen und den Starkeffekt in kolloidalen Nanokristallen durch ein quantenmechanisches Modell zu beschreiben. Die Emissionscharakteristik wird nicht nur durch externe Felder, sondern auch durch Fluktuationen lokaler Felder beeinflusst, welche durch diffundierende Oberflächenladungen entstehen. Diese lokalen Feldveränderungen induzieren ebenfalls eine Starkverschiebung und führen zu einer zeitlichen Variation der Emissionsenergie. Durch die elongierte Form der Nanostäbchen ist es erstmals gelungen, bei kolloidalen Nanokristallen die Bewegung von Oberflächenladungen auf der Nanometerskala zu beobachten. In dieser Arbeit wird gezeigt, dass man dabei zwischen einer zufälligen Bewegung der Oberflächenladungen um den Ladungsschwerpunkt und der Verschiebung des Ladungsträgerschwerpunkts unterscheiden kann.

Thu, 28 Nov 2002 12:00:00 +0100 https://edoc.ub.uni-muenchen.de/652/ https://edoc.ub.uni-muenchen.de/652/1/Breit_Michael.pdf Breit, Michael ddc:530, ddc:500, Fakultät für Physik

Im Rahmen dieser Arbeit werden Nanostrukturen aus biologischen Molekülen untersucht, sowie neue Methoden zur Strukturierung biologischer Systeme im nanoskaligen Bereich entwickelt und vorgestellt. Neben selbstorganisierten und enzymatischen Prozessen, wie sie bei der Strukturbildung biologischer Systeme eine wesentliche Rolle spielen, wird insbesondere auch eine neuartige Methode der gerichteten enzymatischen Hydrolyse biologischer Membranen, die eine gezielte Strukturierung im Nanometerbereich ermöglicht, vorgestellt. Vor dem Hintergrund, daß die Natur mit Polynucleinsäuren extrem vielseitige, universell einsetzbare und chemisch sowie molekularbiologisch sehr gut handhabbare molekulare Bausteine für den selbstorganisierten Aufbau hochintegrierter Nanoarchitekturen zur Verfügung stellt, werden ferner die grundlegenden Mechanismen und Kräfte der molekularen Erkennung bei der DNA-Basenpaarung sowie die mechanische Stabilität der DNA- Doppelhelix untersucht. - Durch kraftmikroskopische Untersuchungen an einer binären Mischung aus Dipalmitoyl- Phosphatidylcholin (DPPC) und Diarachidoyl-Phosphatidylcholin (DAPC) konnte erstmals die laterale Struktur von binären Lipidmischungen in Lipiddoppelschichten direkt bestimmt werden. Es konnte gezeigt werden, daß diese biologisch wichtigen Lipide in Lipiddoppelschichten spontan Domänen mit einer chrakteristischen Größe von etwa 10 nm bilden. Ein Vergleich der Ergebnisse der kraftmikroskopischen Untersuchungen mit denen von Neutronendiffraktionsexperimenten zeigte eine hervorragende Übereinstimmung der mit diesen beiden komplementären Techniken bestimmten mittleren Domänenabstände. - Untersuchungen des enzymatischen Abbaus von Lipidmembranen durch das lipolytische Enzym Phospholipase A2 (PLA2) erlaubten erstmals Einblicke in die Aktivität dieser Enzyme auf der Einzelmolekülebene. Es konnte gezeigt werden, daß die Enzymaktivität stark von den physikalischen Eigenschaften der Membran abhängig ist und daß Membranen in der Gel-Phase ausschließlich von Membrandefekten her und entlang der Hauptachsen des Molekülkristalls hydrolysiert werden, während die Hydrolyse flüssigkristalliner Membranen im wesentlichen isotrop verläuft. Die am freien Enzym gewonnenen Erkenntnisse konnten dann in einem nächsten Schritt zur Entwicklung einer neuartigen gerichteten Hydrolyse von Lipidmembranen genutzt werden, bei der mit der Spitze eines Rasterkraftmikroskops gezielt Defekte in kristallin gepackten Membranen induziert werden, und die Membranen dann durch das Enzym an Stellen mit diesen künstlichen Packungsdefekten hydrolysiert wird. Auf diese Weise konnten künstliche Strukturen in festkörpergestützten Membranen mit minimalen Strukturdurchmessern von bis zu 10 nm erzeugt werden. - Mit Hilfe von kraftspektroskopischen Untersuchungen an einzelnen DNA-Molekülen konnte erstmals ein neuartiger kraftinduzierter Schmelzübergang, der je nach Kraftladungsrate, Umgebungsbedingungen und DNA-Sequenz und Topologie zwischen einigen Piconewton (pN) und etwa 300 pN stattfindet, nachgewiesen werden. Durch Variation von Kraftladungsrate, Ionenstärke, Umgebungstemperatur und DNA-Sequenz konnte gezeigt werden, daß die mechanische Energie die unter Gleichgewichtsbedingungen bis zum kraftinduzierten Schmelzen in der DNA-Doppelhelix deponiert werden kann, hervorragend mit der freien Basenpaarungsenthalpie ∆Gbp der entsprechenden DNA- Sequenz unter den jeweiligen Umgebungsbedingungen übereinstimmt. Es konnte gezeigt werden, daß sich mit Hilfe der Temperaturabhängigkeit der mechanischen Stabilität von DNA die thermodynamischen Größen ∆Hbp und ∆Sbp von DNA direkt aus Kraftexperimenten an einzelnen Molekülen bestimmen lassen. Schließlich konnten die Basenpaarungskräfte von DNA erstmals sequenzspezifisch bestimmt werden. Die zum reißverschlußartigen Aufbrechen einer GC-Basenpaarung nötigen Kräfte betragen demnach 20±3 pN, die zum Aufbrechen einer AT-Basenpaarung nötigen Kräfte 9±3 pN. Auch hier konnte eine sehr gute Übereinstimmung der zum Aufbrechen der Basenpaarungen nötigen mechanischen Energie mit der freien Basenpaarungsenthalpie ∆Gbp festgestellt werden.

Tue, 21 Dec 1999 12:00:00 +0100 https://edoc.ub.uni-muenchen.de/197/ https://edoc.ub.uni-muenchen.de/197/1/Beck_Udo.pdf Beck, Udo Wolfgang Ludwig