Ultraschnelle Dynamik von Strukturen und Schwingungen

Aufgrund der begrenzten Bindungsstärke von Wasserstoffbrücken unterliegen wässrige Systeme ultraschnellen strukturellen Fluktuationen im Zeitbereich zwischen 10 –14 und 10 –11 s. Schwingungsanregungen von Wasserstoffbrücken zerfallen ebenfalls in diesem Zeitbereich. Die mehrdimensionale Ultrakurzzeit‐Infrarotspektroskopie erlaubt eine zeitaufgelöste Beobachtung dieser elementaren Dynamik in Wasser, hydratisierten DNA‐Oligomeren und Phospholipiden. Neben Kopplungen zwischen Schwingungsfreiheitsgraden des hydratisierten Systems lässt sich die Wasserdynamik an Grenzflächen und im Volumen direkt aufzeichnen. Strukturelle Fluktuationen im Volumen von H 2 O treten im Zeitbereich zwischen 5×10 –14 und 10 –12 s auf, Wasserstoffbrücken werden im Takt von 10 –12 s gebrochen und neu geformt. An den Grenzflächen zu DNA und Phospholipiden existieren Hydratisierungsgeometrien, die bei geringen Fluktuationen länger als 10 –11 s aufrecht erhalten werden. Ein langlebiges ‘Gedächtnis’ des Wassers existiert jedoch nicht.