DNA-Origami-Nanostruktur mit zwei Goldnanopartikeln
Christian Heck/Universität Potsdam
Eine der größten Herausforderungen in der Chemie ist die Untersuchung von Reaktionsmechanismen von einzelnen Molekülen. Dies kann mit der sogenannten Raman-Spektroskopie gelingen – vorausgesetzt, Moleküle und metallische Nanopartikel können gezielt mit großer Präzision angeordnet werden. Unter Raman-Streuung versteht man die unelastische Streuung von Licht an Molekülen, erklären die Springer-Autoren Jürgen Bauch und Rüdiger Rosenkranz in "Physikalische Werkstoffdiagnostik" (ab Seite 82). Der Effekt wurde 1923 von A. Smekal vorausgesagt und 1928 durch C.V. Raman entdeckt. Das Raman-Spektrum entsteht durch die Wechselwirkung von monochromatischem Licht mit den Molekülen der Probe. Die Energiedifferenz zwischen eingestrahltem und gestreutem Photon wird üblicherweise als "Raman-Shift" bezeichnet und aufgezeichnet.
Ilko Bald von der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) und der Universität Potsdam hat sich mit seinem Team zum Ziel gesetzt, die exakte Anordnung von Nanopartikeln und Molekülen mit Hilfe von DNA-Origami-Nanostrukturen zu erreichen. Für sein Projekt "SMART-DNA: Single-Molecule Analytical Raman Tools based on DNA nanostructures" erhielt Bald jetzt einen ERC Consolidator Grant des Europäischen Forschungsrates (ERC). Diese Auszeichnung ist mit rund 2 Mio. Euro für den Aufbau einer eigenen Forschungsgruppe verbunden.
Origami-Technik
"Uns interessieren vor allem Reaktionen, bei denen Elektronen von einem Nanopartikel auf ein Molekül übertragen werden", sagt Ilko Bald. Diese Reaktionen könnten zum Beispiel einmal in der Tumor-Strahlentherapie bei der Behandlung von Krebs eine Rolle spielen. Bald stellt dazu in seinem Forschungsprojekt künstliche DNA-Nanostrukturen nach Origami-Technik her und funktionalisiert diese mit metallischen Nanopartikeln. So kann er chemische Reaktionsmechanismen extrem detailliert studieren. "Mit dem gemeinsamen Projekt verbinden die Universität Potsdam und die BAM wissenschaftliches Know-how aus analytischer Chemie und Nanotechnologie, um spezifischen Fragestellungen aus der Praxis nachzugehen", kommentiert Ulrich Panne, Präsident der BAM.