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Biomedizin: Tanz der Moleküle zeigt lebendiges Bild der Zelle
Atome und Moleküle halten niemals
still. In Gasen schwirren sie wild
durcheinander. Auch in Flüssigkeiten
können Moleküle frei umherschwimmen
und sich zusätzlich um ihre Achse
drehen. Selbst wenn sie in Festkörpern
eingeschlossen sind, vibrieren sie fortwährend.
Bei diesem Tanz gibt die
Quantenmechanik
den Takt vor; denn
Moleküle können nicht beliebig schnell
vibrieren oder rotieren, sondern nur in
bestimmten "Gängen", die separaten
Energieniveaus
entsprechen. Der Wechsel
von einem Niveau zum anderen geht
mit der Aufnahme oder Abgabe eines genau
definierten Energiebetrags einher –
gewöhnlich in Form von elektromagnetischer
Strahlung.
Wissenschaftler benutzen dieses Phänomen schon seit Langem in der Spektroskopie. Indem sie messen, bei welcher Wellenlänge eine Probe Licht absorbiert oder freisetzt, können sie die enthaltenen Verbindungen anhand der spezifischen Schwingungen ihrer Moleküle identifizieren. Dabei ergibt sich jedoch nur ein Mittelwert für die gesamte durchstrahlte Region. Die kleinräumige Verteilung oder eventuelle Wanderung der Moleküle lässt sich nicht feststellen.
Die Arbeitsgruppe von Sunney Xie an der Harvard University in Cambridge (Massachusetts) hat nun eine etwas kompliziertere Version der Rotations- und Schwingungsspektroskopie so weiterentwickelt, dass sie auch detaillierte räumliche Informationen liefert und für die medizinische Bildgebung taugt (Science, Bd. 322, S. 1857). Es handelt sich um ein Verfahren, das nach seinem Entdecker Chandrasekhara Venkata Raman benannt ist und auf der Lichtstreuung beruht. Fällt ein dünner Lichtkegel in einen dunklen Raum, können wir ihn in der Regel sehen, obwohl die Strahlen eigentlich an uns vorbeigehen. Das liegt daran, dass Staubteilchen einen Teil des Lichts ablenken. Das Streulicht hat dabei dem Anschein nach die gleiche Farbe – und damit Energie – wie der eigentliche Strahl, der sich geradeaus an uns vorbeibewegt...
Wissenschaftler benutzen dieses Phänomen schon seit Langem in der Spektroskopie. Indem sie messen, bei welcher Wellenlänge eine Probe Licht absorbiert oder freisetzt, können sie die enthaltenen Verbindungen anhand der spezifischen Schwingungen ihrer Moleküle identifizieren. Dabei ergibt sich jedoch nur ein Mittelwert für die gesamte durchstrahlte Region. Die kleinräumige Verteilung oder eventuelle Wanderung der Moleküle lässt sich nicht feststellen.
Die Arbeitsgruppe von Sunney Xie an der Harvard University in Cambridge (Massachusetts) hat nun eine etwas kompliziertere Version der Rotations- und Schwingungsspektroskopie so weiterentwickelt, dass sie auch detaillierte räumliche Informationen liefert und für die medizinische Bildgebung taugt (Science, Bd. 322, S. 1857). Es handelt sich um ein Verfahren, das nach seinem Entdecker Chandrasekhara Venkata Raman benannt ist und auf der Lichtstreuung beruht. Fällt ein dünner Lichtkegel in einen dunklen Raum, können wir ihn in der Regel sehen, obwohl die Strahlen eigentlich an uns vorbeigehen. Das liegt daran, dass Staubteilchen einen Teil des Lichts ablenken. Das Streulicht hat dabei dem Anschein nach die gleiche Farbe – und damit Energie – wie der eigentliche Strahl, der sich geradeaus an uns vorbeibewegt...
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