Kurzbeschreibung

Wie funktioniert die spontane Selbstorganisation organischer Moleküle in Lösungen an Graphitoberflächen? Dieser Film zeigt, wie Adsorption, Diffusion und Vernetzung von Molekülen zu komplexen Strukturen führen. Diese modellhaften Abläufe sind essentiell für Erforschung und Bildung unseres Erbgutes.

Wissenschaftlicher Hintergrund

Das Video soll die molekulare spontane Selbstanordnung organischer Moleküle auf einer Graphitoberfläche visualisieren. Insbesondere werden die chemischen und physikalischen Vorgänge im Nanometerbereich veranschaulicht, welche zu dieser Selbstanordnung führen. Prozesse wie Adsorption, Diffusion und Vernetzung von Molekülen zu komplexen Strukturen sind essentiell für die Entstehung des Lebens und führen zum Beispiel zur Bildung unseres Erbguts.

Gelöste Moleküle werden mit Hilfe einer Pipette auf eine Graphitoberfläche aufgebracht. Auf dieser Oberfläche führt eine Energieminimierung und ein Kräftegleichgewicht zu einer hexagonalen Struktur der gelösten Moleküle mit langreichweitiger Ordnung. Diese Schichten aus Molekülen einer Monolage lassen sich mit Hilfe eines Rastertunnelmikroskops abbilden und sichtbar machen. So führt die Beobachtung der chemischen und physikalischen Phänomene auf nanoskopischer Ebene zu einem grundlegenden Verständnis, um die so gewonnenen Erkenntnisse für zukünftige Anwendungen nutzbar zu machen.

Erklärung/Bezugnahme zur Fragestellung des Wettbewerbs

Die Bildung von DNA-Strängen ist direkt mit der Entstehung von neuem Leben verbunden. Diese Forschungsarbeit liefert einen wichtigen Beitrag zum Verständnis der Bildung von komplexen organischen Molekülen, wie sie auch in der DNA vorkommen. Die Beobachtung und computergestützte Visualisierung der genauen chemischen und physikalischen Phänomene auf nanoskopischer Ebene liefert ein besseres Verständnis für die Grundbausteine der menschlichen Existenz und somit einen wesentlichen Beitrag zum menschlichen Leben mit der Nanotechnologie.