Spektroskopische Untersuchungen der elektronischen Eigenschaften von zweidimensionalen Proteinkristallen und deren chemischer Wechselwirkung mit Metallen

• Antragsteller: Professor Dr. Clemens Laubschat; Professor Dr. Michael Mertig
• Fachliche Zuordnung: Statistische Physik, Nichtlineare Dynamik, Komplexe Systeme, Weiche und fluide Materie, Biologische Physik
• Förderung: Förderung von 2007 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 58939292

Aufbauend auf den im laufenden Projekt erreichten und international beachteten Ergebnissen zur elektronischen Struktur von regulären bakteriellen Oberflächenproteinen (S-Schichten) und zu möglichen Mechanismen des Ladungstransports in diesen Proteinkristallen sollen jetzt die Untersuchungen vollständig auf die Aufklärung der Wechselwirkung von s- und d-Metallen mit SSchichten fokussiert werden. Dabei stehen drei Fragenkomplexe im Mittelpunkt: (i) Worin liegen grundsätzliche Unterschiede der Wechselwirkung von s- und d-Metallen mit S-Schichten? Was ist die Ursache für den in den bisherigen Untersuchungen erstmals bei der physikalischen Beschichtung mit Ca beobachteten Effekt, dass s-Metalle die S-Schicht infiltrieren, wohingegen sich Ag, Pt und Pd bevorzugt an deren Oberfläche abscheiden und damit den Proteinkristall periodisch dekorieren? (ii) Hängt der Einfluss auf die elektronische und morphologische Struktur der SSchichten davon ab, ob die Beladung der S-Schichten physikalisch aus der Gasphase oder chemisch aus der flüssigen Phase erfolgt? (iii) Kann die elektronische Struktur von S-Schichten durch eine physikalische oder chemische Beschichtung mit Metallen so verändert werden, dass ein gegenüber dem nativen Protein verbesserter Ladungstransport eingestellt werden kann? Die geplanten Untersuchungen sollen ein detailliertes Verständnis für die chemische Wechselwirkung zwischen bakteriellen Zellhüllenproteinen und Metallen liefern. Es werden wesentliche Beiträge für das Verständnis der elektronischen Eigenschaften von Proteinen und der Wechselwirkungsmechanismen in organisch-metallischen Hybridstrukturen erwartet. Insbesondere soll durch Kombination mit hochaufgelösten Strukturuntersuchungen ein tieferes Verständnis der Selbstorganisation von geordneten metallischen Nanostrukturen auf regulären biomolekularen Templaten erreicht werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Beteiligte Person: Professor Dr. Serguei Molodtsov, Ph.D.