In situ-Untersuchung der Interaktion zwischen Wasser und kleinen Peptiden an Au(110)- und Cu(110)-Oberflächen mittels Umgebungsdruck-Photo-Elektronen-Spektroskopie (NAP-XPS) und Reflexions-Anisotropie-Spektroskopie (RAS)

• Antragsteller: Professor Dr. Norbert Esser; Dr. Roland Hergenröder
• Fachliche Zuordnung: Physikalische Chemie von Molekülen, Flüssigkeiten und Grenzflächen, Biophysikalische Chemie ; Analytische Chemie ; Physikalische Chemie von Festkörpern und Oberflächen, Materialcharakterisierung
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 268794613

Das Projektziel ist, einen Einblick in die Prozesse zu gewinnen, die bei Interaktionen zwischen Wasser und Biomolekülen an Metalloberflächen auftreten. Insbesondere möchten wir die folgenden Fragen bezüglich kleiner Biomoleküle auf Metalloberflächen aufklären: Wie adsorbieren sie zur Oberfläche? Wie wirken sie an der Oberfläche aufeinander ein? Was ist die Rolle des Wassers in diesen Prozessen? Und welchen Einfluss haben co-adsorbierte Metallionen? Deshalb planen wir eine Untersuchung der Interaktionen von Wasser und kleinen Peptiden auf Metalloberflächen, bei der wir die Effekte der Oberflächenstruktur und der Umwelt (Druck, Temperatur und pH) auf diese Prozesse erforschen. Diese beinhaltet auch eine Studie der Wassereinwirkung auf die Zersetzungsreaktionen der Peptide auf Metalloberflächen. Diese Phänomene werden mit Umgebungsdruck-Photo-Elektronen-Spektroskopie (NAP-XPS) untersucht, eine neue Methode, die uns erlaubt, die Oberflächenstruktur auf der molekularen Ebene unter realistischeren Druck- und Temperaturbedingungen in situ zu studieren. Diese Studie wird durch Reflexions-Anisotropie-Spektroskopie (RAS) Messungen ergänzt, die Information über Bindung und Orientierung von adsorbierten Molekülen auf Oberflächen liefern. Andere experimentelle Methoden werden für eine weitere Charakterisierung der Oberflächen angewendet. Dazu gehören LEED, STM, Ellipsometrie und ir- und Raman- Spektroskopie. Wir werden Einkristalloberflächen von zwei Metallen benutzen: Gold als Modell für eine träge und Kupfer als Modell für eine reagierende Oberfläche. Das System von Glutathion (g-Glu-Cys-Gly, GSH), der darin enthaltenen Aminosäuren und der strukturverwandten di-Peptide g-Glutamylcystein (g-Glu-Cys) und L-Cysteinylglycin (Cys-Gly) wird der Schwerpunkt unserer Studie sein. L-Cystein auf Kupfer und Gold wird unser Modellsystem sein, weil die Interaktion dieses Moleküls mit beiden Metalloberflächen schon umfassend untersucht wurde.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Österreich
• Kooperationspartner: Privatdozent Dr. Karsten Hinrichs; Professor Dr. Wolf Gero Schmidt; Professor Dr. Peter Zeppenfeld