Angewandte Chemie

Cover image for Vol. 128 Issue 32

Chefredakteur: Peter Gölitz, Stellvertreter: Neville Compton, Haymo Ross

Online ISSN: 1521-3757

Associated Title(s): Angewandte Chemie International Edition, Chemistry - A European Journal, Chemistry – An Asian Journal, ChemistryOpen, ChemPlusChem, Zeitschrift für Chemie


Den vollständigen Artikel und die Anschrift des Autors finden Sie in Angew. Chem 1999, 111 (8), 1179 - 1181

Fänger im Roggen

Mit Hilfe von "Platzhaltern" in einer Art
"molekularem Getreidefeld"
lassen sich neuartige Sensoren bauen

Sensoren zu konstruieren, die aus einem Gemisch vieler Substanzen gezielt eine bestimmte Molekülsorte herausfischen können, gehört zu den anspruchsvollen Zielen vieler Chemiker. Vladimir M. Mirsky und seine Mitarbeiter von der Universität Regensburg sind diesem Ziel nun nahegekommen - mit einer cleveren Beschichtung für Elektroden, die Moleküle anhand ihrer Form erkennt.

Dazu nutzen sie eine spezielle Art des "Molekularen Prägens". Hierbei werden bestimmte Mustermoleküle mit einem zunächst weichen, formbaren Kunststoff zusammengebracht. Diesem prägt sich die Form der Musterteilchen dann im atomaren Maßstab ein. Nachdem der Stoff ausgehärtet ist, bleiben diese Abdrücke erhalten, ähnlich wie ein Handabdruck in frischem Beton: Wenn die Mustermoleküle später erneut mit dem inzwischen erhärteten Kunststoff in Kontakt gebracht werden, passen sie immer noch in diese Vertiefung - sie werden von dem Material "erkannt".

Mirsky und seine Kollegen wollten jedoch keinen Kunststoffklumpen, sondern eine Metalloberfläche dazu bringen, Moleküle zu erkennen. Dazu beschichteten sie das Metall mit langen, stabförmigen Molekülen - in Gegenwart der später zu erkennenden Substanzen, die sich ebenfalls auf der Oberfläche ablagern. Das Resultat sieht unter einem starken Mikroskop aus wie ein Roggenfeld - wobei die Stabmoleküle den Getreidehalmen entsprechen - mit Löchern an den Stellen, an denen zuvor die Mustermoleküle gelegen haben.

Leider verliert dieses Feld seine Prägung sehr schnell, denn wenn man die Mustermoleküle entfernt, wandern die nur lose befestigten Stäbchen auf der Metalloberfläche umher und verwischen das angelegte Muster wieder. Mirsky fand jedoch einen einfachen Trick: Er verwendete längere "Halme" und befestigte die Mustermoleküle mit einem kleinen Anker ebenfalls auf der Elektrodenoberfläche. Diese "Platzhalter" verhindern dann, daß die beweglichen Stabmoleküle das Muster zerstören; dennoch reichen die "Halme" nach wie vor über die Platzhalter hinaus - die Prägung bleibt erhalten.

Derartig beschichtete Elektroden können die Moleküle, auf die sie geprägt worden sind, gezielt aus Flüssigkeiten angeln: Die Teilchen setzen sich dann in die vorgeprägten Vertiefungen wie Bauklötze in einem Steckspiel. Die Metalloberfläche verändert daraufhin ihre elektrischen Eigenschaften: So können die Chemiker an einem geeigneten Meßgerät erkennen, wenn die passenden Moleküle angedockt haben.

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