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Selbstorganisation in der Nanotechnik

Winzige Nanostrukturen eröffnen eine vielversprechende Welt mit schier endlos neuen Anwendungen in Elektronik, Medizin und Materialwissenschaften. Doch die Werkzeuge für den Bau dieser Substanzen müssen erst nach und nach entwickelt werden.

Japanische Forscher ließen sich nun ? wie einige andere Forschergruppen bereits zuvor ? von den selbst ordnenden Eigenschaften der natürlichen Erbgutstränge inspirieren. Wie sie in der Fachzeitschrift „Science“ (Vol. 299, S. 1212) berichten, verknüpften sie künstliche DNA-Molekülketten mit Metallionen zu magnetisch aktiven Komplexen.

„Diese Strategie repräsentiert eine Methode, um Metall-Ionen in einer Lösung in diskreter und vorhersagbarer Weise anzuordnen“, fassen Kentaro Tanaka und seine Kollegen von der Universität Tokyo ihr Ergebnis zusammen. Verbinden sich in der Zelle die Erbgutstränge jeweils paarweise über Bindungen der Basen Adenin, Thymin, Guanin und Cytosin (AT, CG) zur Doppelhelix-Struktur, dienen nun zweifach positiv geladenen Kupferionen als ferromagnetische Verknüpfungspunkte. Spektroskopische Untersuchungen ihrer aktiven Lösungen gaben den Forschern Hinweise, dass sich die künstlichen Molekülketten, die Oligonukleotide, mit bis zu fünf Kupferionen-Brücken zu einer rechtshändigen Doppelhelix anordneten.

„Diese Methode unterschiedet sich zu nicht biologischen Ansätzen anderer Verfahren und zeigt eine Möglichkeit für metall-basierte molekulare Einheiten wie molekulare Drähte oder Magnete auf“, sagen die Forscher. In einer denkbaren Anwendung bestimmt in Zukunft der Nano-Konstrukteur dann nur die Menge und Art der Molekülbausteine und lässt sie bei bestimmten Bedingungen miteinander reagieren.

Wie von Geisterhand setzen sich diese Moleküle dann zu den gewünschten Nanogruppen zusammen. Ein aufwändiges hantieren mit den Spitzen von Rastertunnelmikroskopen oder Lasern als optische Pinzetten entfiele.

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Jan Oliver Löfken
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