Impulspropagation durch synthetisierte Biopolymer-Netzwerkmaschen mit optisch gefangenen Ankerpunkten

• Antragsteller: Professor Dr. Alexander Rohrbach
• Fachliche Zuordnung: Statistische Physik, Nichtlineare Dynamik, Komplexe Systeme, Weiche und fluide Materie, Biologische Physik
• Förderung: Förderung von 2010 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 179729698

Optische Fallen haben in den letzten zwei Jahrzehnten ihr herausragendes Potenzial in der Physik der weichen Materie und der Biophysik bewiesen. Obwohl fast beliebige Potenzial-Landschaften flexibel generiert werden können, sind Bewegungen und Kräfte darin nur bedingt messbar. Durch schnelles Zeitversetzen der optischen Falle ist seit kurzem ein paralleles Tracking von ca. 10² Partikeln in drei Dimensionen bei einer Rate von mehreren kHz und einer Präzision von wenigen Nanometern möglich. Durch unabhängige Kalibration aller Punktfallen, lassen sich so nun dynamische Kraftfelder mit hoher Präzision und Empfindlichkeit messen. Die Erzeugung und Messung beliebiger Kraftfelder ermöglicht die Untersuchung neuer intelligenter, weicher Materialien nach dem Vorbild der Natur. Im Vorhaben soll ein Netzwerk aus Biopolymeren in einem Bottom-Up-Ansatz, d.h. Elementarzelle für Elementarzelle, mit optischen Pinzetten aufgebaut werden. Hierbei werden Mikrotubuli Filamente, welche einen wichtigen Teil des Stützskeletts von lebenden Zellen bilden, in chemisch stabilisierter Form an beschichtete Latex-Kugeln gebunden. Diese sitzen in optischen Fallen und fungieren in einer variablen zweidimensionalen Anordnung als Ankerpunkte des Netzwerks. Durch frequenzvariable mechanische Störungen an einem Ende des Netzwerks, soll die Impulspropagation und das visko-elastische Antwort¬verhalten von Netzwerkmaschen verschiedener Konfiguration studiert werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen