13.11.2013

Millionen-Förderung für Molekül-Dompteur

Europäischer Forschungsrat unterstützt Prof. Jochen Küpper vom Center for Free-Electron Laser Science

Für seine Arbeit zur Kontrolle von Molekülen bekommt Prof. Jochen Küpper vom Hamburger Center for Free-Electron Laser Science (CFEL, DESY und Universität Hamburg) zwei Millionen Euro Unterstützung vom Europäischen Forschungsrat (European Research Council, ERC). Über einen sogenannten ERC Consolidator Grant fördert der Rat Küppers Projekt mit dem Titel "Controlling the Motion of Complex Molecules and Particles" (COMOTION) ab Anfang 2014 für fünf Jahre. Ziel ist die Entwicklung von Methoden, um komplexe Moleküle wie Peptide und Proteine, aber auch größere Objekte wie beispielsweise Viruspartikel oder Pikoplankton gezielt transportieren, sortieren und ausrichten zu können.

Prof. Jochen Küpper vom Center for Free-Electron Laser Science

Mit neuartigen Forschungslichtquellen wie den Freie-Elektronen-Lasern (Free-Electron Laser), die helle Röntgenblitze erzeugen, lassen sich die Strukturen komplexer Moleküle, Viren und anderer Objekte aus dem Nanokosmos entschlüsseln und chemische Reaktionen filmen. Die Handhabung dieser Proben ist jedoch eine Herausforderung. In Küppers Projekt werden die Wissenschaftler zu diesem Zweck Quellen weiterentwickeln, um solche Moleküle in die Gasphase zu bringen und schockzufrieren. Diese Moleküle werden dann mit Röhren und Trichtern aus Laserlicht und elektrischen Feldern geleitet. Zudem entwickeln sie Techniken, um Moleküle nach ihrer Struktur zu sortieren und in der gewünschten Orientierung im Raum auszurichten.

"Ziel ist letztlich eine Art Förderband für Moleküle, um diese getaktet, nach Strukturen sortiert und in der richtigen Lage effizient in ein Experiment zu füttern", erläutert Küpper, der DESY-Arbeitsgruppenleiter am CFEL und Professor an der Universität Hamburg ist. Neben Strukturanalysen an Freie-Elektronen-Lasern ermöglicht eine derartige Kontrolle der Molekülbewegungen auch Experimente mit sogenannten Materiewellen, in denen die Grenzen der quantenmechanischen Welleneigenschaften von Partikeln untersucht werden, sowie die Beobachtung von ultraschnellen Elektronenbewegungen in Molekülen.  Ein Beispiel ist der Ladungs- und Energietransport entlang eines Moleküls, etwa von der Anregung eines Lichtsammelkomplexes durch ein Photon bis zum Reaktionszentrum. „Wir wollen vor allem die ultraschnellen ersten Schritte dieses Energietransports untersuchen und verstehen“, sagt Küpper. „Also wie schnell und auf welchem Weg das Elektron entlang der Peptidkette abtransportiert wird.“

Das CFEL ist eine Kooperation von DESY, der Universität Hamburg und der Max-Planck-Gesellschaft.

Arbeitsgruppe Jochen Küpper:
http://desy.cfel.de/cid/cmi