Graphen-Falten zwingen Moleküle zu Linien

Wissenschaftliche Erkenntnis könnte Sequenzieren von Erbmaterial erheblich erleichtern

(pte003/04.02.2019/06:10) – Kleine, elektrisch geladene Falten in
Graphen-Blättern sorgen dafür, dass sich Moleküle, sogenannte
Buckyballs, entlang der Faltentäler anordnen, ähnlich wie Zugvögel auf
einer Hochspannungsleitung vor der Reise gen Süden. "Wir zeigen, dass
diese Falten Moleküle auf einer Graphen-Oberfläche sortieren können",
sagt Kyung-Suk Kim, Direktor am Zentrum für Materialforschung an der
Ingenieurschule der Brown University http://brown.edu . "Das macht es Wissenschaftlern leichter, Moleküle zu manipulieren und zu erforschen", so Kim.

Wölbung wie beim Teppich

Buckyballs sind fußballähnliche Gebilde aus Kohlenstoffatomen, die wie
bei Graphen bienenwabenförmig angeordnet sind. Schon vor zehn Jahren
hatten Forscher das seltsame Verhalten der Kohlenstoffbällchen
beobachtet. Statt sich wie Murmeln auf einer glatten Oberfläche in alle
Richtungen zu bewegen, bildeten sie in Selbstorganisation lange Ketten.
Eine Erklärung fanden die Forscher damals nicht. Diese Lücke füllt jetzt
das Team um Kim.

Wenn man Graphen sanft zusammenschiebt, bilden sich sägezahnförmige
Falten, ähnlich wie sie beim Tritt auf einen Teppich, der gegen eine
Wand gedrückt wird. Schuld an diesem Phänomen ist die Anordnung der
Elektronen in diesem Kohlenstoffgitter. Diese sorgen auch dafür, dass
die Täler elektrisch geladen werden. Diese wiederum tritt in eine
Wechselwirkung mit den Buckyballs, sodass diese sich zu Linien
gruppieren.

Strecken von DNA-Molekülen

Die Entdeckung lässt zahlreiche Anwendungen zu, meint Kim. Denn es
funktioniere nicht nur mit Buckyballs, sondern auch mit anderen
Molekülen. Besonders interessant sei das Verfahren für die Untersuchung
von Erbinformationen. Wenn DNA-Moleküle gestreckt werden, sodass sie
eine Linie bilden, könnten sie schneller und leichter sequenziert
werden. Letzteres meint die Bestimmung der Nukleotid-Abfolge in einem
DNA-Molekül. Damit lassen sich unter anderem genetische Erkrankungen
nachweisen.