Messung der dreidimensionalen Wechselwirkungsdynamik zweier kolloidaler Partikel in beschränkten Volumina mittels interferometrischem Tracking

• Applicant: Professor Dr. Alexander Rohrbach
• Subject Area: Statistical Physics, Nonlinear Dynamics, Complex Systems, Soft and Fluid Matter, Biological Physics
• Term: from 2009 to 2015
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 123863781

In der Physik der weichen Materie und in der Biologie sind zahlreiche Wechselwirkungenzwischen Strukturen langreichweitig (50nm - 5μm) und unspezifisch, können aber einekurzreichweitige und spezifische Wechselwirkung induzieren oder verhindern.Langreichweitige Wechselwirkungen zwischen Partikeln lassen sich sehr gut mittels optischerFangpotentiale messen, da die Partikel in der Falle auf beschränktem Raum diffundieren undhierbei ihre Bewegungsfreiheitsgrade der Translation und Rotation erhalten bleiben. Diesermöglicht eine dynamische und somit realistische Wechselwirkung, wie sie zwischenOrganellen in lebenden Zellen vorkommt. Die Fluktuationen der Partikel in der Zelle sind inder Regel räumlich eingeschränkt (Zytoskelett, Membrane, etc) oder werden beeinflusst durchhydrodynamische oder entropische Effekte, wie lokale Änderungen von Reibung oderTeilchendichten. Durch die Verwendung einer neuartigen interferometrischen Scan-Technik,kann man mehrere Partikel gleichzeitig in ihrer Bewegung verfolgen („Tracking“) - bei einerRate von 1-10 kHz) und einer Präzision von einigen Nanometern in allen dreiRaumdimensionen. Hiermit soll an einigen hundert Nanometer großen Partikeln untersuchtwerden, wie durch Einführen von künstlichen festen und flüssigen Grenzflächen und bei Variationlokaler Umgebungsparameter die langreichweitige Wechselwirkung direkt und die spezifischeWechselwirkung indirekt beeinflusst wird.

• DFG Programme: Research Grants