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Thomas Burg
Max-Planck-Forschungsgruppenleiter
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Thomas Burg

Biologische Mikro- und Nanotechnologie

Objekte zu vermessen und zu manipulieren, die so klein sind, dass man sie selbst unter dem Mikroskop nicht mehr sehen kann: Das ermöglichen neue mikro- und nanotechnologische Methoden, die in unserer Forschungsgruppe entwickelt werden. Hochkomplexe biologische Maschinen von wenigen zehn bis hundert Nanometern Größe sind die Hauptakteure vieler Prozesse in lebenden Zellen. Parameter wie Größe, Masse oder Anzahl solcher Nanopartikel liefern wichtige Informationen, die dabei helfen können, zelluläre Prozesse besser zu verstehen und krankhafte Veränderungen zu erkennen. Mit konventionellen Methoden ist jedoch die genaue Bestimmung derartiger Eigenschaften, die in der makroskopischen Welt ganz selbstverständlich zugänglich sind, eine riesige Herausforderung.

Für solche Messungen auf kleinsten Skalen nutzen wir die hohe Empfindlichkeit mikro- und nanomechanischer Sensoren. Mit Hilfe von Mikroresonatoren – einer Art Stimmgabel, die kleiner ist als der Durchmesser eines Haars – gelingt es zum Beispiel, einzelne Bakterien mit einer Genauigkeit von etwa einem Prozent oder einem millionstel eines milliardstel Gramms zu wiegen. Nur mit einem Trick ist dies überhaupt möglich: Der kleine Resonator, der aussieht wie ein sehr kleines Sprungbrett, befindet sich in einem Vakuum und wird so kaum gedämpft. In seinem Innern eingeschlossen ist ein nur wenige Mikrometer breiter Kanal; passiert ein Partikel den Kanal, verschiebt sich dadurch die Resonanzfrequenz. Aus dieser Änderung der "Tonlage" kann die Masse sehr genau bestimmt werden.

Ein Ziel unserer Forschungsgruppe ist es, mit solchen physikalischen Messungen bis in den Bereich einzelner Moleküle vorzustoßen. Besonders spannend in diesem Gebiet ist neben wissenschaftlichen Erkenntnissen auch das Zusammenspiel unterschiedlicher Disziplinen, von Ingenieurwissenschaften und Physik bis zu hin zu Chemie und Biologie, die alle zur Entwicklung neuer Methoden beitragen und von deren Anwendung profitieren.

 
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