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In-Depth Information
werden Bausteine ausgesucht, die sich in vorhersehbarer Wei-
se zu komplexen Ordnungen organisieren.
Häufig verwendet die Natur Schablonen oder Matrizen zur
Steuerung von komplexen Synthesen. Damit sind Moleküle
gemeint, die das Zusammenfügen von molekularen Baustei-
nen genau lenken und ausrichten. So ist z.B. die Ribonuklein-
säure, mit der genetische Informationen übermittelt werden,
eine Schablone für die Proteinbiosynthese. Schablonen mole-
kularer Selbstorganisation liegen auch bei der Herstellung
großer Polyedermoleküle zugrunde, wie sie bei Polyoxometal-
laten auftreten. Dabei werden anorganische Grundeinheiten
verwendet, die sich in wäßriger Lösung in allen Vanadium-
Sauerstoffverbindungen von selber ausbilden. Geometrisch
sind vor allem quadratische Pyramiden, aber auch Oktaeder
möglich. Die Ecken dieser Bausteine sind von Sauerstoffatomen
besetzt. Sie werden durch ein Vanadiumatom in der Mitte fi-
xiert.
Als Schablone für den molekularen Selbstorganisationspro-
zeß eines komplexen Clusters aus diesen Bausteinen können
der wäßrigen Lösung kleine anionische Teilchen zugefügt
werden. Als Anionen werden allgemein Ionen bezeichnet, die
in wäßriger Lösung unter dem Einfluß elektrischen Stroms zur
Anode wandern und somit negative Ladung tragen. Die mo-
lekularen Bausteine gruppieren sich dann in einer wohldefi-
nierten Ordnung schalenförmig um die Anionen. Die Schale
paßt sich der Größe und Gestalt der Schablone an. Die mole-
kulare Struktur des Clusters wird also durch die Wahl der
Anionen bestimmt. Unter diesen Bedingungen organisieren
sich quadratische Pyramiden zu einem schalenförmigen Clu-
ster mit einem zentralen Hohlraum, in dem die Schablone
sitzt.
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Solche Riesencluster können als molekulare Container be-
nutzt werden, um in den Hohlräumen andere Chemikalien
oder sogar Medikamente z.B. im menschlichen Organismus
zu transportieren. In der supramolekularen Chemie spricht
man dann von ,Wirt-Gast-Systemen'. Ein Protein zur Speiche-
rung von Eisen ist z.B. Ferritin. In diesem Fall handelt es sich
