26/10/2018
Door Ad Spijkers
Wetenschappers van de Universität Duisburg-Essen en de Universität Wien hebben een nieuwe methode gevonden waarmee gelijksoortige moleculen met ruimtelijk verschillend geordende atomen (conformeren) doelgericht kunnen worden geïsoleerd.
De onderzoekers konden bewijzen dat deze conformeren met behulp van een lichtstraal van elkaar kunnen worden gescheiden, omdat complexe moleculen een golfvormige natuur hebben.
"Daarmee hebben we een echte doorbraak bereikt. Dit opent geheel nieuwe ingangen voor het onderzoek naar biomoleculen en voor de atmosfeerchemie, astrofysica en katalyse-onderzoek", aldus kwantumfysicys Prof. Klaus Hornberger van de Universität Duisburg-Essen.
Bij bijna alle grotere moleculen kunnen de atomen – ondanks gelijke bindingsverhoudingen – ruimtelijk verschillend zijn georiënteerd. Dit wordt vaak beïnvloed door hoe snel ze chemisch reageren en wisselwerkingen hebben met externe velden. "Het sorteren van een bepaalde structuur, een zogeheten conformer, is echter zeer moeilijk omdat de moleculaire geometrieën zo vergelijkbaar zijn", aldus Hornberger.
Rubix-kubus
"Flexibele moleculen lijken in zekere zin op een Rubix-kubus. De kubus blijft identiek, maar het beeld dat men ziet hangt er sterk van af hoe men de afzonderlijke componenten ten opzichte van elkaar draait", zegt Christian Brand van de Universität Wien. Gevestigde methoden voor het selecteren van conformeren maken gebruik van verschillen van de elektronen binnen in het molecuul. Voor moleculen met veel verschillende conformeren werkt dat echter niet, omdat hun eigenschappen bijna niet van elkaar zijn te onderscheiden.
Het idee van de nieuwe methode is, dat elke conformeer iets verschillend op licht van een bepaalde kleur (golflengte) reageert. Terwijl de ene conformeer licht van een bepaalde golflengte absorbeert,ondergaan alle andere nauwelijks een aantrekkende kracht. Stemt men deze wisselwerkingen voor alle conformeren op elkaar af, dan is het mogelijk de verschillende structuren door buiging in een lichtrooster van elkaar te scheiden De kwantummechanische golfnatuur van de moleculen maakt het de onderzoekers mogelijk om zeer effectief afzonderlijke moleculaire structuren aan te spreken en elke aanwezige conformeer te isoleren.