Een onderzoeksteam uit Zwitserland heeft met behulp van een speciale microscoop een ‘foto’ gemaakt van een waterstofbrug.

Waterstof vormt 75 procent van alle zichtbare massa in het universum en meer dan 90 procent van alle atomen – en is daarmee het meest voorkomende element. Dankzij waterstofbruggen heeft ons DNA een stabiele dubbele helix-structuur. Kortom: waterstof is een van de fundamentele bouwstenen van het leven.

Moleculen en delen van macromoleculen zijn via waterstofatomen met elkaar verbonden; beter bekend als waterstofbruggen. Wetenschappers van de universiteit van Basel zijn er nu in geslaagd om deze interactie met behulp van atoomkrachtmicroscopie zichtbaar te maken.

Mooi plaatje

Waterstofbruggen zijn een stuk zwakker dan chemische verbindingen, waardoor het altijd lastig was om de interacties te zien. Maar met behulp van de atoomkrachtmicroscoop wisten onderzoekers in hoge resolutie een ‘foto’ te maken van een gevormde waterstofbrug en dat resulteerde in een mooi plaatje. Ook kon het onderzoeksteam de exacte kracht van de interactie meten.

Een waterstofbinding vormt tussen een propellaan (onderste molecuul) en de koolmonoxide-microscooppunt (bovenste molecuul) © University of Basel

Propellervorm

Om de waterstofverbinding visueel te kunnen maken, kozen de onderzoekers een verbinding waarvan de configuratie lijkt op die van een propeller. Deze propellanen rangschikten zich op het oppervlak op zo’n manier dat twee waterstofatomen altijd naar boven wezen.

Wanneer het puntje van de atoomkrachtmicroscoop – dat was versterkt met koolmonoxide, waardoor het extreem gevoelig is voor waterstof – dicht bij de waterstoffen kwam, vormden de waterstoffen een verbinding op een manier die de onderzoekers direct konden onderzoeken.

Nieuw?

Het is natuurlijk niet de eerste keer dat waterstofverbindingen zijn bestudeerd. “Waterstofbruggen zelf zijn al veel langer gedetecteerd met zogenaamde spectroscopische technieken”, zegt Ingmar Swart van de universiteit Utrecht. “Je doet dan een meting aan een verzameling van een groot aantal moleculen.”

“Maar wat dit artikel bijzonder maakt, is dat er met een microscoop een afbeelding van deze interactie wordt gemaakt. Je kunt de interactie dus als het ware ‘zien’.” En dat levert dus mooi beeldmateriaal op!

Bronnen: Science Advances, University of Basel via EurekAlert!, ScienceAlert

Beeld: University of Basel