Research

Forschungsschwerpunkte: intermolekulare Wechselwirkungen, Aggregation, Solvatation, Infrarot- und Terahertz-Laserspektroskopie, molekulare Erkennung

Martina Havenith-Newen ist physikalische Chemikerin. Ihr Forschungsschwerpunkt sind intermolekulare Wechselwirkungen, vor allem Lösungsvorgänge (Solvatation). Sie hat THz-Spektroskopie als neue Methode etabliert, mit der es möglich ist, die schnellen Wassernetzwerkschwingungen zu beobachten. Durch die Entwicklung der „Kinetischen Terahertz-Absorptionsspektroskopie“ (KITA) in ihrer Gruppe ist es möglich, Änderungen der gekoppelten Protein/Wasserdynamik während eines biologischen Prozesses zu beobachten. Dadurch konnte die Rolle des Wassers bei biologischen Prozessen wie der molekularen Erkennung, enzymatischen Reaktionen und der Proteinfaltung neu definiert werden.

Martina Havenith-Newen erforscht chemische Reaktionen in Lösungsmitteln. Sie will herausfinden, wie die Lösungsmittelmoleküle die Reaktionen der gelösten Stoffe beeinflussen und steuern. Insbesondere gilt ihr Interesse der Rolle des Wassers bei biologischen Prozessen. Dafür hat sie mit ihrem Team neue Analysemethoden im Bereich der Terahertz-Laserspektroskopie etabliert. So hat sie mit ihrer Gruppe die „Kinetische Terahertz-Absorptionsspektroskopie“ (KITA) entwickelt, mit der Änderungen der kollektiven Bewegungen von Wassermolekülen und Proteinen während eines biologischen Prozesses beobachtet werden können. Mit den neu entwickelten Methoden konnte Martina Havenith-Newen nachweisen, dass sich Wassermoleküle in Anwesenheit von Proteinen geordneter bewegen. Mit der von ihr entwickelten Methode konnte gezeigt werden, dass die Protein- und Wasserbewegungen gekoppelt sind: Die schnellen Wassernetzwerkbewegungen werden über mehrere Solvathüllen hinweg von den Proteinen beeinflusst. Ebenfalls konnte sie zeigen, dass bei der molekularen Erkennung dem Wasser eine größere Rolle zukommt als bisher angenommen: Es bildet sich ein sogenannter „Hydrationstrichter“, bei dem die Wassermoleküle an einer Position gegenüber dem Rest der Proteinoberfläche signifikant in ihren Bewegungen verlangsamt sind.

Mit der THz-Absorptionsspektroskopie kamen die Wissenschaftler auch dem natürlichen Frostschutz bei Fischen im Eismeer auf die Spur. Das Blut der Fische müsste eigentlich bei 0,9 Grad gefrieren. Ein Gefrierschutzprotein senkt allerdings den Gefrierpunkt des Wassers, wodurch das Fischblut flüssig bleibt und die Tiere in tiefen Temperaturen überleben. Die Wissenschaftler sprechen von einer erweiterten Hydrathülle. Eine Aufklärung der Rolle des Wassers bei biologischen Vorgängen ist für viele Forschungsbereiche wichtig, so zum Beispiel bei der Erforschung, unter welchen Voraussetzungen sich Alzheimer-typische Plaques im Gehirn bilden. Ein molekulares Verständnis könnte für die Entwicklung von Medikamenten von entscheidender Bedeutung sein, gerade in den Fällen, in denen man bisher noch keinen Erfolg hat.

Werdegang

• seit 1998 Professorin für Physikalische Chemie an der Ruhr-Universität Bochum
• 1997 Habilitation in Physik
• 1990-1998 Wissenschaftliche Mitarbeiterin am Institut für Angewandte Physik der Rheinischen Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn
• 1990 Promotion in Physik
• 1987 Diplom in Physik
• 1981-1987 Studium der Physik und Mathematik an der Universität Bonn

Projekte

• seit 2015 DFG-Projekt „Detektion lichtinduzierter Magnetisierung durch Magnetresonanz-Kraftmikroskopie: Aufbau eines Kraftmikroskops und erste Anwendungen“, Teilprojekt zu SPP 1601 „New Frontiers in Sensitivity for EPR Spectroscopy: from Biological Cells to Nano Materials“
• seit 2013 DFG-Projekt „THz spectroscopy of compatible solutes, amino acids and building blocks of RNA at HHP conditions“, Teilprojekt zu FOR 1979 „Erforschung der Dynamik biomolekularer Systeme durch Druckmodulation“
• seit 2012 Projekt „Plasma-Zell Interaktionen in der Dermatologie (Markierungsfreie IR-Bildgebung von Plasma-Zell Interaktionen in der Dermatologie)“
• seit 2012 DFG-Projekt „Light-induced magnetization detected by force microscopy: from basic concept to first applications“, Teilprojekt zu SPP 1601 „New Frontiers in Sensitivity for EPR Spectroscopy: from Biological Cells to Nano Materials“
• seit 2012 Sprecherin des DFG-Exzellenzclusters EXC 1069 „RESOLV (Ruhr Explores Solvation) - Verständnis und Design lösungsmittelabhängiger Prozesse“
• 2006-2013 DFG-Projekt „Hochauflösende IR-Spektroskopie von ultrakalten molekularen Aggregaten“, Teilprojekt zu FOR 618 „Die Aggregation kleiner Moleküle mit präzisen Methoden verstehen - Experiment und Theorie im Wechselspiel“

Funktionen

• seit 2011 Mitglied des Österreichischen Wissenschaftsrates
• seit 2011 Leiterin des Zentrums für molekulare Spektroskopie und Simulation solvensgesteuerter Prozesse (ZEMOS)
• 2010-2013 Mitglied des Vorstandes der Deutschen Physikalischen Gesellschaft
• 2010-2011 Sekretarin der Klasse für Naturwissenschaften und Medizin der Nordrhein-Westfälischen Akademie der Wissenschaften und der Künste
• 2009-2014 Mitglied im Senats- und Bewilligungsausschuss für die Graduiertenkollegs der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG)
• 2009-2011 Vorstandsmitglied der International Society of Infrared, Millimeter and Terahertz Waves
• 2007-2010 Stellvertretende Vorsitzende der Abteilung “Atomic, Molecular and Optical Physics“ der European Physical Society (EPS)
• 2007-2010 Mitglied des Ständigen Ausschusses der Deutschen Bunsen Gesellschaft
• 2006-2009 Stellvertretende Sekretarin der Klasse für Naturwissenschaften und Medizin der    Nordrhein-Westfälischen Akademie der Wissenschaften
• 2003-2005 Dekanin der Fakultät für Chemie und Biochemie der Ruhr-Universität Bochum
• 2000-2004 Vorsitzende des Fachverbandes Molekülphysik in der Deutschen Physikalischen Gesellschaft

Auszeichnungen und Mitgliedschaften

• seit 2017 Mitglied der Academia Europaea
• 2016 ERC Advanced Grant
• 2014 Visiting Miller Research Professorship an der University of California Berkeley, verbunden mit dem Gabor A. und Judith K. Somorjai Visiting Miller Professorship Award
• 2008 Erfinderpreis 2007 der rubitec GmbH
• seit 2007 Mitglied der Nationalen Akademie der Wissenschaften Leopoldina
• 2004 Human Frontiers Science Program Award
• 2003 Visiting Fellow am Exeter College der Oxford University, UK
• seit 2002 Mitglied der Nordrhein-Westfälischen Akademie der Wissenschaften
• 1998 Heisenberg-Stipendium der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG)
• 1995 Bennigsen-Foerder-Preis des Landes Nordrhein-Westfalen
• 1995-1998 Habilitationsstipendium der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG)
• 1988-1990 Promotionsstipendium der Studienstiftung des Deutschen Volkes
• 1987-1988 Überseestipendium der Studienstiftung des Deutschen Volkes
• 1984-1987 Stipendium der Studienstiftung des Deutschen Volkes