Dienstag, 31. Mai 2011

Synchrotron offenbart verborgene Bausteine des Lebens

Die "European Synchrotron Radiation Facility" (ESRF) von Mont Jalla, Grenoble | Copyright: P.Ginter/ESRF

Grenoble/ Frankreich - Französische und finnische Wissenschaftler haben an der Europäischen Einrichtung zur Forschung mit Synchrotronstrahlung ESRF (European Synchrotron Radiation Facility) eine neue Methode entwickelt, mit der sie mittels Röntgenstrahlen eine chemische Analyse von in opaken Materialien wie Meteoriten oder fossilen Gesteinsproben, eingeschlossenen Materialien durchführen können. Bislang galt eine solche Analyse als unmöglich, ohne die Probe selbst zu beschädigen. Mit der Methode können Forscher zukünftig auch nach Bausteinen des Lebens oder auch Wasser etwa im Innern von Marsgestein, Meteoriten und Fossilien suchen.

Wie die Forscher in der aktuellen Onlineausgabe der Fachzeitschrift "Nature Materials" berichten, basiert das Leben, wie wir es von der Erden kennen, hauptsächlich auf Kohlenstoff und Sauerstoff. Deren dreidimensionale Verteilung und chemische Verbindungen im Innern anderer Materialien waren bislang nur schwer zu untersuchen. Beispiele solcher Einbettungen sind kleinste Einschlüsse von Wasser oder anderer Chemikalien im Innern Marsgestein, von Fossilien, im Innern von Lavagestein oder Mineralien und Chemikalien in Meteoriten.

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Mit Hilfe der Röntgentomographie wurden bislang besonders in der Medizin und in der Materialforschung Form und Texturen einer Probe analysiert - chemische Zustände auf mikroskopischer Ebene konnte die Methode bislang jedoch nicht offenbaren. So bestehen beispielsweise sowohl Graphit als auch und Diamant beide aus reinem Kohlenstoff, unterscheiden sich jedoch anhand unterschiedlicher Verbindungen der Kohlenstoffatome und aus diesem Grund unterscheiden sich auch ihre Eigenschaften derart stark voneinander. Die Abbildung atomarer und chemischer Verbindungen gestaltet sich sehr schwierig und ist deshalb schon lange das Ziel zahlreicher Forschungsrichtungen in Physik, Chemie, Biologie und Geologie.

Nun ist es einem internationalen Team von Wissenschaftlern der Universitäten Helsinki und Grenoble am "ESFR" gelungen, eine Technologie zu entwickeln, mit Hilfe von extrem hellen Röntgenstrahlen, chemische Verbindungen und die Verteilung von Kohlenstoff-Formen im Innern opaker (lichtundurchlässiger), Materialien zu identifizieren und darzustellen, ohne die Materialprobe selbst zu zerstören.

"Ich würde unsere Technologie wirklich gerne an einer Gesteinsprobe vom Mars oder vom Mond testen", erklärt Simo Huotari von der Universität in Helsinki. "Mit ihr können wir nicht nur sehen, welche Elemente im Innern der Probe vorhanden sind sondern auch, zu welchen Molekülen oder Kristallen sie gehören. Sollten die Einschlüsse Sauerstoff beinhalten, können wir nun genau sagen, ob dieser Sauerstoff etwa zu einem Wassermolekül gehört. Beinhaltet der Einschluss Kohlenstoff, so können wir genau bestimmen, ob es sch um Graphit, Diamant oder eine andere Form von Kohlenstoff handelt. Man muss sich nur einmal vorstellen, wenn wir im Innern von Marsgestein Einschlüsse von Wasser oder Diamanten finden würden..."

Neben der Suche nach den Grundlagen und Bausteinen des Lebens in außerirdischen Materialproben wird die neue Technologie auch neue Einsichten in die Molekularebene zahlreicher anderer Materialien erlauben und damit voraussichtlich neue Entwicklungen auf den Gebieten der funktionalen Nanotechnologie, Antriebsentwicklung und Batterien ermöglichen.

Quellen: grenzwissenschaft-aktuell.de / esrf.eu
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