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Laserlicht mit Erbsubstanz

Farbstoffmoleküle in die Sprossen von DNS-Strängen eingebaut

Von Rainer Scharf

Die belebte Natur ist unübertroffen in ihrer Virtuosität, ein und dasselbe organische Molekül für die unterschiedlichsten Zwecke zu nutzen. Japanische Physiker haben sich diese Vielfalt zu eigen gemacht und der Desoxyribonukleinsäure (DNS) eine völlig neuartige Bestimmung gegeben. Yutaka Kawabe und seine Kollegen vom Chitose Institute of Science and Technology in Hokkaido haben mit der Erbsubstanz und Farbstoffmolekülen Laserstrahlung erzeugt.

Die Forscher gaben zunächst den Farbstoff und die Erbmoleküle in ein Lösungsmittel und verteilten das Gemisch als dünnen Film auf einer Teflonplatte. Dabei setzte sich in den strickleiterförmigen DNS-Strängen an etwa jeder zehnten Sprosse ein Farbstoffmolekül fest. Die Filme mit einer Dicke von wenigen Mikrometern bis zu einigen Millimetern wurden anschließend mit intensivem gepulsten Licht bestrahlt. War dieses hell genug, so sandten die Filme an ihren Kanten orangefarbene Laserstrahlung aus ("Applied Physics Letters", Bd. 81, S. 1372).

Daß die Desoxyribonukleinsäure bei der Erzeugung der Laserstrahlung eine entscheidende Rolle spielte, zeigte sich, als die Forscher den Farbstoff in eine Kunststoffolie einbetteten, die keine Erbsubstanz enthielt. Die Folie ließ sich zwar zum Leuchten bringen, Laserstrahlung aber gab sie nicht ab.

Diese Tatsache hängt nach Meinung von Kawabe und seinen Kollegen mit dem Abstand der Farbstoffmoleküle zusammen. Es reicht nicht aus, die Moleküle - wie in der Kunststoffolie - nur auf Distanz zu halten und daran zu hindern, sich zusammenzuballen und auf diese Weise ihre Lasereigenschaft einzubüßen. Ebenso wichtig ist es, daß die DNS-Moleküle die Elektronenstruktur des Farbstoffes verändern. Erst dadurch ist dieser in der Lage, Laserlicht zu emittieren. Die japanischen Wissenschaftler hoffen, mit anderen Farbstoffen den DNS-Laser in allen Farben des Lichtspektrums leuchten zu lassen. In Zukunft könnte man dann die Erbsubstanz dazu verwenden, optische Signale zu erzeugen und zu verarbeiten. 

Frankfurter Allgemeine Zeitung, 09.10.2002, Nr. 234 / Seite N2

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