Forschung in Dübendorf, St. Gallen und Thun - Biomoleküle und Chiralität: Magnetische Felder im Fokus

Dübendorf, St. Gallen und Thun, 20.02.2024 - Forscher der Empa und des Forschungszentrums Jülich haben Hinweise darauf gefunden, dass das Wechselspiel zwischen elektrischen und magnetischen Feldern in der Entstehung der Chiralität von Biomolekülen eine Rolle spielen könnte. Chiralität bezieht sich auf die Tatsache, dass Biomoleküle nur in einer von zwei spiegelbildlichen Formen in lebenden Organismen auftreten.

Hinweise auf enantioselektive Effekte

Es wurde vermutet, dass elektrische und magnetische Felder die Vorliebe für eine der spiegelbildlichen Formen eines Moleküls erklären könnten. Erst kürzlich wurden Hinweise darauf entdeckt, dass die verschiedenen Kombinationen dieser Kraftfelder tatsächlich einen Einfluss auf die Spiegelbilder eines Moleküls haben können. Metallische Oberflächen, die ein starkes elektrisches Feld aufweisen, könnten die Wechselwirkung mit chiralen Molekülen beeinflussen und so enantioselektive Effekte auslösen.

Experimente mit chiralen Molekülen und magnetischen Oberflächen

In Experimenten wurde festgestellt, dass sich je nach Magnetisierungsrichtung der Oberfläche bevorzugt eine spiegelbildliche Form von Molekülen absetzt. Sogar vor der Bindung an die Oberfläche zeigen Moleküle eine Vorliebe für eine bestimmte Form. Diese Erkenntnisse deuten darauf hin, dass sogar schwache Bindungskräfte auf Oberflächen vom Magnetismus beeinflusst werden können.

Der CISS-Effekt und der Elektronentransport

Der CISS-Effekt, der die Selektivität von Elektronen durch Moleküle mit unterschiedlicher Händigkeit beschreibt, wurde ebenfalls untersucht. Dabei zeigt sich, dass die Elektronen aufgrund der Händigkeit der Moleküle mit einem bestimmten Spin durch das Molekül fließen. Diese Erkenntnisse könnten auch bei chemischen Reaktionen auf Oberflächen eine Rolle spielen.

Ausblick auf die Händigkeit des Lebens

Die Untersuchungen könnten dazu beitragen zu verstehen, wie die Händigkeit von Biomolekülen im Laufe der Evolution entstanden ist. Die Kombination von elektrischen und magnetischen Feldern könnte eine Schlüsselrolle bei der Entstehung der Chiralität des Lebens gespielt haben. Weitere Forschungen sind jedoch nötig, um dieses komplexe Phänomen vollständig zu entschlüsseln.

(Quelle:Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt Bearbeitet mit ChatGPT)

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