Antibiotika-Materiewellen: Die Quantenwellennatur eines komplexen antibiotischen Polypeptids

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Einer der zentralen Grundsätze der Quantenmechanik ist der Welle-Teilchen-Dualismus.

Sie sagt uns, dass sich selbst massive Objekte sowohl wie Partikel als auch wie Wellen verhalten.

Eine Reihe früherer Experimente haben dies für Elektronen, Neutronen, Atome und sogar große Moleküle gezeigt.

Die Quantentheorie behauptet, dass dies eine universelle Eigenschaft der Materie ist.

Es war jedoch bekanntlich schwierig, diese Forschung auf komplexe biomolekulare Systeme auszudehnen.

Neue Experimente an der Universität Wien, unterstützt durch quantenchemische Modellierung an der Stanford University, zeigen nun erstmals die Quantenwellennatur eines komplexen antibiotischen Polypeptids, hier Gramicidin.

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Die Ergebnisse wurden in Nature Communications veröffentlicht.Quanteninterferenz mit Bausteinen des LebensDer Teilchen-Wellen-Dualismus ist ein allgegenwärtiges Phänomen in der Quantenphysik, und obwohl er seit fast einem Jahrhundert bekannt ist, löst er immer noch Verwirrung aus, wenn wir ihn in komplexer Materie realisiert sehen: Wie kann ein Objekt wellenförmig delokalisiert werden? Wenn die Quantenphysik eine universelle Theorie ist: Wie komplex kann ein Objekt sein, um dieses kontraintuitive Verhalten noch zu beobachten? Gilt sie noch für größere Materieklumpen oder sogar für die Bausteine des Lebens, wie zum Beispiel Peptide und Proteine?Die Forschungsgruppe um Markus Arndt an der Universität Wien entwickelt ausgefeilte Werkzeuge, um komplexe Moleküle zu starten, zu beugen, zu stören und nachzuweisen.

Das Testen der Quantenphysik mit langen Aminosäureketten war jedoch bisher unerschwinglich geblieben.

Sie mussten die Herausforderungen überwinden, die damit verbunden waren, ausreichend intensive Strahlen dieser Biopolymere zu erzeugen, sie im Hochvakuum von jeder störenden Umgebung zu isolieren und kohärente Instrumente zur Untersuchung ihrer Quanteneigenschaften zu schaffen.In der neuen Arbeit, die in Nature Communications veröffentlicht wurde, zeigen Armin Shayeghi und Kollegen erstmals die Quanteninterferenz des natürlichen Polypeptids Gramicidin, einem Antibiotikum aus 15 kovalent gebundenen….

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