Chemiker entwickeln Gerät zur Isolierung einzelner Zielmoleküle
Chemikern am Imperial College London haben einen Weg gefunden, um Spuren von Chemikalien, z. B. Schadstoffe, Sprengstoffe und illegale Drogen, schnell aufzuspüren. Die Methode wurde in der Fachzeitschrift Nature Materials veröffentlicht und ermöglicht es Wissenschaftlern, innerhalb von Millisekunden ein einziges Zielmolekül aus 10.000 Billionen Wassermolekülen zu isolieren. Dabei wird das Zielmolekül in einer selbstorganisierenden einfachen Schicht aus Gold-Nanopartikeln eingeschlossen. Die Studie wurde teilweise über ein Stipendium des Europäischen Forschungsrats (EFR) finanziert. Nach Ansicht der Chemiker wird diese Technologie zu der Entwicklung weiterer kompakter, leicht montierbarer und wiederverwertbarer Geräte führen. Damit können verschiedene Schadstoffe in Flüssen, Nervengase in der Luft und sogar illegale Drogen leichter und schneller aufgespürt werden. Das Gerät könnte sogar bei der Strafverfolgung verwendet werden, wenn etwa nicht alle Spuren einer Straftat verwischt wurden, so die Forscher. Auch Strafverfolgungsbehörden, die sich etwa mit dem Handel illegaler Substanzen befassen, könnten von dieser neuen Technologie profitieren. Einer der Autoren der Studie, Michael Cecchini von der Chemischen Fakultät am Imperial College London, erklärt: "Unser System könnte ein Hauptproblem bei der zuverlässigen und transportablen Chemikalienprüfung zur Verwendung außerhalb von Labors lösen. Es ist sehr empfindlich und könnte dazu genutzt werden, um sogar in sehr belebten, öffentlichen Bereichen nach sehr kleinen Mengen eines bestimmten Moleküls zu suchen." Die Zielmoleküle werden mithilfe der oberflächenverstärkten Raman-Streuung (Surface Enhanced Raman Scattering, SERS) des Lichts entdeckt, so das Team. Diese fast 40 Jahre alte Technik funktioniert, weil jedes Molekül das Licht auf eine einzigartige Weise streut. Studien in der Vergangenheit haben gezeigt, dass das Signal verstärkt werden kann, indem Moleküle auf eine bestimmte Weise auf einer Schicht aus Metall-Nanopartikel gefangen werden. Allerdings ist die Herstellung dieser Schichten alles andere als einfach. Um die gewünschten Ergebnisse zu erreichen, bedienen sich die Wissenschaftler der Schnittstellen aus zwei Flüssigkeiten, die sich nicht vermengen, z. B. Wasser und Öl, oder aber Wasser und Luft. Sie manipulierten die elektrische Ladung der Goldnanopartikel sowie die Zusammensetzung der Lösung und schufen so eine Situation, in der die Partikel sich selbst an der Schnittstelle der beiden sich nicht vermengenden Flüssigkeiten bzw. zwischen einer Flüssigkeit und Luft aneinanderreihten. "Damit das System so empfindlich auf die Zielmoleküle reagiert, mussten die richtigen Bedingungen geschaffen werden, unter denen sich die Nanopartikel an der Schnittstelle nahe beieinander ansiedeln, ohne sich miteinander zu vermengen", so der Co-Autor der Studie Jack Paget. Vladimir Turek, ein weiteres Mitglied des Forscherteams und Co-Autor erklärt: "Das System ist sehr vielversprechend für Detektoren, die unter widrigen Außenbedingungen verwendet werden, und im Bereich der Verteidigung, da die Flüssigkeiten und die Nanopartikel einfach ersetzt werden können, wodurch das Gerät wieder benutzbar wird."Weitere Informationen sind abrufbar unter: Imperial College London: http://www3.imperial.ac.uk/(öffnet in neuem Fenster) Nature Materials: http://www.nature.com/nmat/index.html(öffnet in neuem Fenster)
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Vereinigtes Königreich