Röntgen – 150 Jahre später: Der Blick ins Innerste von Molekülen

Der deutsche Physiker Wilhelm Conrad Röntgen (1845 - 1923) entdeckte 1895 die „X-Strahlen“ (die später nach ihm benannten Röntgenstrahlen) und erhielt dafür 1901 bei der Vergabe der ersten Nobelpreise den ersten Nobelpreis für Physik. Seine Entdeckung revolutionierte u.a. die medizinische Diagnostik und führte zu weiteren wichtigen Erkenntnissen des 20. Jahrhunderts, z. B. in der Mechanik, Akustik und Optik. Und auch für wichtige Zukunftsfragen geben seine Forschungen Impulse, wie unser spannender Vortrag aus dem Feld der Biophysik anschaulich und allgemeinverständlich zeigt, zu dem wir Sie recht herzlich einladen: „Röntgen & die ultraschnelle Strukturdynamik von komplexen Molekülen und Proteinen“

Unser Gast:

Prof. Dr. phil. nat. Henrike Müller-Werkmeister ist seit 2017 Juniorprofessorin für Physikalische Chemie an der Uni Potsdam. Zuvor forschte sie am Max-Planck-Institut für Struktur und Dynamik der Materie/Hamburg, an der University of Toronto/Canada und an der Goethe-Universität/Frankfurt am Main. Ihre interdisziplinäre Ausbildung in Biochemie und Physik spiegelt sich direkt in ihren Forschungsinteressen wieder. Sie arbeitet im Bereich der ultraschnellen Strukturdynamik von Molekülen – d.h. ihre Arbeitsgruppe filmt “Moleküle in Aktion”. Dazu verwendet sie experimentelle Methoden, wie die 2D-Infrarotspektroskopie (in Potsdam im Labor) oder die zeitaufgelöste Röntgenbeugung (an Grossgeräten weltweit, u.a. in Hamburg, UK, US und Japan). Allen Methoden gemeinsam ist eine hohe Zeitauflösung, die im Bereich von 10^-15 s (also einem Tausendstel eines Billionstel einer Sekunde, s.g. Femtosekunden) beginnt, gepaart mit Strukturinformationen bis hin zu atomarer Auflösung. Unter anderem konnten so enzymatische Reaktionen in einem Protein in Echtzeit beobachtet werden (Mehrabi et al, Science 2019) oder auch Spindynamik in neuartigen Speichermaterialen im Detail untersucht werden (Jiang, et al. Nat. Comm. 2020). In Potsdam arbeitet die Gruppe aktuell an “neuen Filmen” zur Aufklärung von Reaktionsmechanismen, Protonentransport in Energiematerialien und Strukturdynamik von Biomolekülen.

Röntgenlicht ist 150 Jahre nach der ersten Entdeckung eines der wichtigsten Werkzeuge der Physik, Chemie, Materialwissenschaft und Biologie. Hoch-intensive und ultrakurze Röntgenpulse, wie sie von Röntgen-Freie-Elektronen-Lasern wie dem European XFEL erzeugt werden, revolutionieren aktuell den Einblick ins Innerste von Molekülen, Materialien und Proteinen. In diesem Vortrag erkläre ich, wie(so) Röntgenlicht erlaubt, kleineste Strukturen im Nanokosmos zu filmen und neue Erkenntnisse zu gewinnen.