Untersuchungen der Biomineralisation von SiO2

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Ziel des Vorhabens ist es, die Strukturbildung bei der Biomineralisation des SiO2 - insbesondere die Nahordnung, die Ordnung mittlerer Reichweite und Heterogenitäten bis 100 nm - von den Anfangsstadien bis hin zu altersbedingten Strukturänderungen zu untersuchen. Hierbei steht im Vordergrund, die Unterschiede zur Strukturbildung in der Lösung, wie sie bei Gelbildungsprozessen oder bei Fällungen auftritt, herauszuarbeiten. Biogene werden wie gelartige SiO2-Strukturen unter Normalbedingungen, also bei niedrigen Temperaturen und unter Normaldruck, gebildet, wobei bei der Biomineralisation die anwesenden organischen Anteile, insbesondere Proteine und Polysaccharide, eine integrale Rolle bei der strukturellen Organisation spielen. Die Frage der Templatwirkung organischer Makromoleküle bei der SiO2-Abscheidung ist noch weitgehend ungeklärt. Als Voraussetzung für die Untersuchungen an SiO2-Strukturen in biologischen Systemen liegen umfangreiche Erfahrungen hinsichtlich der Charakterisierung von SiO2-Strukturen in den unterschiedlichsten Variationen, insbesondere in ungeordneten Systemen wie Gläsern und Gelen, vor. Anliegen des Projektes ist es, die in der Arbeitsgruppe seit langem gepflegten strukturbestimmenden Methoden gemeinsam mit den Partnern des Schwerpunktprogramms auf die Probleme der Biomineralisation anzuwenden. Hervorzuheben ist hierbei, daß mit Röntgenbeugungsmethoden (SAXS, WAXS) und mit Elektronenbeugung, gekoppelt mit TEM, EELS und ESI (electron spectroscopic imaging), sowohl eine integrale (mittlere) Struktur als auch eine Strukturbestimmung von kleinsten "Proben" in Verbindung mit der Physiologie der Pflanze möglich ist.