Aushang - Fakultät Physik

Seminar
Soft Matter und Biophysik
Metin Tolan, Jan Kierfeld
Vorbesprechung: Do., 20.10.,
8:15-9:00, Raum P1-O2-323 (Theorie-Seminarraum)
t1.physik.tu-dortmund.de/cms/en/kierfeld/teaching/seminarsoftmatter-ws16171/index.html
Themen
•Untersuchung von Soft-Matter mit
Röntgenkleinwinkelstreuung
•Vermessung von Soft-Matter Schichtsystemen mittels
Röntgenreflektivität
•Röntgenstrukturanalyse von Proteinkristallen
•Wasser einmal anders: Hydrate
•Nobelpreis: Superresolution-Mikroskopie
•Proteinfaltung: Grundlegende theoretische Modelle
•Simulationsmethoden
•Vesikel: Formen und Formübergänge
•Wachstumskinetik von Aktin und Mikrotubuli
•Viren: Struktur, Mechanik, Selbstassemblierung
•Flüssigkristalle
•molekulare Motoren
•Quasikristalle
•DNA, RNA
z.B. DNA-Schmelzen
Zwei Themengebiete:
Theorieteil
Proteine ( Streuexperimente)
•Proteinfaltung: Grundlegende theoretische Modelle
•Proteinfibrillen und ihre Wachstumskinetik
•Simulation von Proteinen
•molekulare Motoren
•Bond-rupture
•Evolutionsmodelle
Kristallisation, Self-Assembly
•Statistische Physik harter Kugeln
•Aktive Teilchen
•Flüssigkristalle, Quasikristalle
•Viren
•Vesikel
DNA, RNA
z.B. Schmelzen
( Streuexperimente)
Proteine
Monomer=Aminosäure
Peptidbindung
Polymer=Poly-Peptid
20 Aminosäuren
Proteine
komplizierte
Strukturbildung durch schwache WW.
(H-Brücken oder hydrophober Effekt)
Beispiele:
Sekundärstrukturen
durch H-Brücken stabilisert:
α-helix, β-sheet
Proteinstrukturen
Sekundärstrukturen
α-Helix, β-Faltblatt
durch H-Brücken
α-Helix
β-sheet
Tertiärstrukturen,
hydrophober Effekt
Proteinfaltung
richtige Faltung
entscheidend
für biologische
Funktion
Strukturbestimmung
mit Hilfe von
Röntgensstreuung
Proteine
•Levinthal-Paradox
•hydrophober Effekt
einfache Modelle:
HP-Modell
Go-Modell
Tube-Modell
Protein-Aggregation:
•Krankheiten
kinetische Modelle,
•aber auch Wachstum von
Protein-Fäden (Aktin, Mikrotubuli)
im Zellskelett
Kristallisation
Kristallisation ohne Wechselwirkungsenergie:
harte Kugeln
rein entropisch, wie?
Flüssigkristalle
ebenfalls rein entropisch,
harte Stäbchen
stäbchenförmige Moleküle
Positionsordnung und Orientierungsordnung
neue Phasen
zwischen
fest und flüssig
nematische Phase
polarisiertes Licht
Flüssigkristalle
isotrop
nematisch
smektisch A
smektisch C
Vesikelformen
und Formübergänge
Aktive Teilchen
Chemisch oder
von Thermophorese
angetriebene Teilchen
“künstliche
Schwimmer”:
Antriebsmechanismen,
Hydrodynamik,
….
Quasikristalle
Nobelpreis 2011,
Dan Shechtman
raumfüllend,
geordnet,
aber nicht periodisch
Superauflösende
Mikroskopie
Nobelpreis 2014,
Hell,
Betzig, Moerner
STED,
PALM
Röntgenstreuung an DNA
Beim einem Besuch in London hat Wilkins Watson dieses
(von Rosalind Franklin aufgenomme) Bild gezeigt:
Watson sah auf einen Blick:
•Muster typisch für Helix
•Abstand 3.4 A zwischen Basen
•34 A für eine Schraubenwindung
Nobelpreis Physik 2016
David Thouless
1/2
Duncan Haldane
1/4
John Kosterlitz
1/4
"for theoretical discoveries of topological phase
transitions and topological phases of matter".
Nobelpreis Physik 2016
¼ (Kosterlitz, Thouless) für
KT-Phasenübergänge durch topologische Defekte in 2D:
Magnete (Vortizes), 2D Supraleiter, Suprafluid
Nobelpreis Physik 2016
2D Schmelzen (Dislokationen, Disklinationen)
KTNHY-Theorie
Phasenübergänge durch topologische Defekte: Das Schmelzen zweidimensionaler Kristalle
URS GASSER | GEORG MARET | PETER KEIM, Physik in Unserer Zeit 2008
Nobelpreis Physik 2016
Phasenübergänge durch topologische Defekte: Das Schmelzen zweidimensionaler Kristalle
URS GASSER | GEORG MARET | PETER KEIM, Physik in Unserer Zeit 2008
Nobelpreis Chemie 2016
Jean-Pierre Sauvage
1/3
Fraser Stoddart
1/3
Ben Feringa
1/3
"for the design and synthesis of
molecular machines".
Nobelpreis Chemie 2016
Molekulare Maschinen:
molekularer Muskel
(Sauvage)
chemische Reaktion
Nobelpreis Chemie 2016
Molekulare Maschinen:
molekularer Muskel
(Sauvage)
chemische Reaktion
Drehmotor
(Feringa)
UV-Licht
Themen
•Untersuchung von Soft-Matter mit
Röntgenkleinwinkelstreuung
•Vermessung von Soft-Matter Schichtsystemen mittels
Röntgenreflektivität
•Röntgenstrukturanalyse von Proteinkristallen
•Wasser einmal anders: Hydrate
•Nobelpreis: Superresolution-Mikroskopie
•Proteinfaltung: Grundlegende theoretische Modelle
•Simulationsmethoden
•Vesikel: Formen und Formübergänge
•Wachstumskinetik von Aktin und Mikrotubuli
•Viren: Struktur, Mechanik, Selbstassemblierung
•Flüssigkristalle
•molekulare Motoren,
Maschinen
•Quasikristalle
•DNA, RNA