Flüssigkeiten im Synchrotron: Mit weicher Röntgenstrahlung der Funktion von Materialien auf der Spur

Emad Flear Aziz ist Juniorprofessor an der Freien Universität Berlin und Nachwuchsgruppenleiter am Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie. Im Mittelpunkt der Forschungen von Emad Aziz steht die elektronische Struktur von Systemen in Lösung, wobei vor allem die Grenzfläche von Feststoff und Lösungsmittel und der Einfluss der Umgebungsparameter, zum Beispiel der Temperatur, von Interesse sind.

Häufig untersuchte Stoffe sind Proteine. In ihrer natürlichen, also flüssigen Umgebung sind die lebensnotwendigen Molekülkomplexe bislang nur schwer zu untersuchen, denn die üblichen Röntgenmethoden erfordern ein Ultrahochvakuum, welches in Umgebung flüssiger Proben nicht erreicht werden kann. Zusammen mit seiner Nachwuchsgruppe entwickelt Emad Aziz an der Synchrotronstrahlungsquelle BESSY II des Helmholtz-Zentrums Berlin neue Methoden, mit denen er biologische und biochemische Materialien in Lösung untersuchen kann. In den vergangenen drei Jahren hat er verschiedene Techniken zum Einsatz gebracht, um dieser Herausforderung zu begegnen. Zum Beispiel hat Emad Aiziz erstmals hochauflösende Röntgenemissionsspektrometrie an einem freien Flüssigkeitsstrahl angewendet. Damit ist es nun möglich, die elektronische Struktur von gelösten Ionen und Molekülen in Abhängigkeit von verschiedenen Parametern zu untersuchen, ohne dass dabei störende Membraneffekte auftreten.

Die Physikalische Gesellschaft zu Berlin verleiht den Karl-Scheel-Preis 2011 an Prof. Dr. Emad Flear Aziz "in Würdigung seiner herausragenden Arbeiten zur Struktur und Dynamik von funktionalen Materialien in Lösung". In der Begründung der Physikalischen Gesellschaft zu Berlin heißt es: "Herr Aziz hat in den letzten drei Jahren mehrere Durchbrüche in der Forschung mit weicher Synchrotronstrahlung erzielt. Zum Beispiel hat er die lange Zeit offene Frage beantwortet, warum Hydroxyl-Ionen sich schneller als andere Halide in Wasser bewegen. Weiterhin hat Herr Aziz gezeigt, dass Proteine in physiologischen Medien mithilfe von Absorptionsspektroskopie mit weicher Röntgenstrahlung untersucht werden können. Er entdeckte zudem einen Ladungstransfer-Mechanismus, der zwischen Ionen und Lösungsmitteln sowie zwischen Ionen und Liganden in Komplexverbindungen stattfindet. Dieser induzierte Prozess findet innerhalb weniger Femtosekunden statt und liefert Aufschluss über die Wechselwirkung von Materialien mit dem Lösungsmittel. Emad Aziz konnte auf mikroskopischer Skala herausfinden, wie gelöste biochemische Stoffe ihre Funktion in ihrer natürlichen Umgebung ausüben. Und die Gruppe hat den Ursprung der hohen enzymatischen Aktivität der Katalase aufgeklärt."

Quelle: idw / Freie Universität Berlin