Flüssigkeiten im Synchrotron: Mit weicher Röntgenstrahlung der Funktion von Materialien auf der Spur

01.06.2011: Der Karl-Scheel-Preis 2011 der Physikalischen Gesellschaft zu Berlin geht an Prof. Dr. Emad Flear Aziz von der Freien Universität Berlin und dem Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie

Im Mittelpunkt der Forschungen von Emad Aziz steht die elektronische Struktur von Systemen in Lösung, wobei vor allem die Grenzfläche von Feststoff und Lösungsmittel und der Einfluss der Umgebungsparameter, zum Beispiel der Temperatur,  von Interesse sind. Häufig untersuchte Stoffe sind Proteine. In ihrer natürlichen, also flüssigen Umgebung sind die lebensnotwendigen Molekülkomplexe bislang nur schwer zu untersuchen, denn die üblichen Röntgenmethoden erfordern ein Ultrahochvakuum, welches in Umgebung flüssiger Proben nicht erreicht werden kann.

Zusammen mit seiner Nachwuchsgruppe entwickelt Emad Aziz an der Synchrotronstrahlungsquelle BESSY II des Helmholtz-Zentrums Berlin neue Methoden, mit denen er biologische und biochemische Materialien in Lösung untersuchen kann. In den vergangenen drei Jahren hat er verschiedene Techniken zum Einsatz gebracht, um dieser Herausforderung zu begegnen. Zum Beispiel hat Emad Aiziz erstmals hochauflösende Röntgenemissionsspektrometrie an einem freien Flüssigkeitsstrahl angewendet. Damit ist es nun möglich, die elektronische Struktur von gelösten Ionen und Molekülen in Abhängigkeit von verschiedenen Parametern zu untersuchen, ohne dass dabei störende Membraneffekte auftreten.

Die Physikalische Gesellschaft zu Berlin verleiht den Karl-Scheel-Preis 2011 an Prof. Dr. Emad Flear Aziz „in Würdigung seiner herausragenden Arbeiten zur Struktur und Dynamik von funktionalen Materialien in Lösung“. In der Begründung der Physikalischen Gesellschaft zu Berlin heißt es: „Herr Aziz hat in den letzten drei Jahren mehrere Durchbrüche in der Forschung mit weicher Synchrotronstrahlung erzielt. Zum Beispiel hat er die lange Zeit offene Frage beantwortet, warum Hydroxyl-Ionen sich schneller als andere Halide in Wasser bewegen. Weiterhin hat Herr Aziz gezeigt, dass Proteine in physiologischen Medien mithilfe von Absorptionsspektroskopie mit weicher Röntgenstrahlung untersucht werden können. Er entdeckte zudem einen Ladungstransfer-Mechanismus, der zwischen Ionen und Lösungsmitteln sowie zwischen Ionen und Liganden in Komplexverbindungen stattfindet. Dieser induzierte Prozess findet innerhalb weniger Femtosekunden statt und liefert Aufschluss über die Wechselwirkung von Materialien mit dem Lösungsmittel. Emad Aziz konnte auf mikroskopischer Skala herausfinden, wie gelöste biochemische Stoffe ihre Funktion in ihrer natürlichen Umgebung ausüben. Und die Gruppe hat den Ursprung der hohen enzymatischen Aktivität der Katalase aufgeklärt.“ 

Prof. Dr. Anke Kaysser-Pyzalla, Geschäftsführerin des Helmholtz-Zentrums Berlin, betont: „Emad Aziz ist ein herausragender Nachwuchswissenschaftler. Er hat in Kooperation zwischen Freier Universität Berlin und Helmholtz-Zentrum Berlin mit seiner Arbeit das Spektrum der Methoden zur Untersuchung biochemischer Substanzen mit Synchrotronstrahlung wesentlich erweitert hat. Wir freuen uns, dass die Helmholtz-Gemeinschaft ihn als Leiter einer Nachwuchsgruppe fördert und die Physikalische Gesellschaft zu Berlin die erbrachte Leistung nun mit dem Karl-Scheel-Preis würdigt“,.

Prof. Dr. Emad Flear Aziz ist seit September 2010 Juniorprofessor am Fachbereich Physik der Freien Universität Berlin und leitet seit Anfang 2009 eine von der Helmholtz-Gemeinschaft geförderte Nachwuchsgruppe mit dem Forschungsschwerpunkt für „Funktionale Materialien in Lösung“ am Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie.