Kuinka ramansirontaa käytetään molekyylien tutkimiseen?
Ramansironta
Kun Ramanin ilmiön avulla tutkitaan molekyylejä, selvitetään useimmiten niiden värähtelyn synnyttämää ramansirontaa. Ramanspektri ja tavallinen infrapunasäteilyn aikaansaama absorptiospektri eivät yleensä ole samannäköisiä, vaan ne täydentävät toisiaan. Jotta molekyylillä voi olla infrapunaspektri, sen sähköisen dipolimomentin on muututtava molekyylin värähdellessä. Ramansironta taas on mahdollista, jos molekyylin polaroituvuus muuttuu värähtelyssä. Polaroituvuus kuvaa, kuinka helposti ulkoinen sähkökenttä voi liikuttaa molekyylin elektronipilveä. Nämä tulokset ovat värähtelysiirtymien päävalintasäännöt. Valintasääntöjen perusteella esimerkiksi hiilidioksidin (CO) symmetrinen venytysvärähtely, jossa happiatomit liikkuvat symmetrisesti vastakkaisiin suuntiin ja takaisin, ei tavallisesti näy infrapunaspektrissä. Tämä värähtely on kuitenkin mahdollista havaita ramansironnan avulla. Vastaavasti hiilidioksidin epäsymmetrinen venytysvärähtely ei näy ramanspektrissä, mutta se näkyy infrapunaspektrissä. Jos molekyylillä on symmetriakeskus (kuten hiilidioksidilla), mikään värähtely ei voi näkyä sekä infrapuna- että ramanspektrissä. Kaikkia värähtelyjä ei välttämättä pysty havaitsemaan kummallakaan tavalla. Ramansironta
Kun molekyyli absorboi fotonin, se siirtyy kahden energiatilan välillä. Kun fotoni siroaa molekyylistä ramansironnassa, molekyyli siirtyy yhdestä tilasta toiseen käyden välillä virtuaalisella eli näennäisellä tilalla. Jos sopivaa virtuaalista tilaa ei ole, ramansiirtymää ei voi tapahtua. Tällaista siirtymää sanotaan kielletyksi. Ramansiirtymän voimakkuus riippuu siitä, kuinka suuri osa molekyyleistä on alussa tilassa, josta siirrytään. Anti-Stokes-sironta on tavallisesti Stokes-sirontaa heikompaa, koska siinä molekyyli lähtee suuremman energian tilasta ja Boltzmannin jakauman mukaan tietyssä energiatilassa on sitä vähemmän molekyylejä, mitä suurempi tilan energia on suhteessa muihin tiloihin. Ramansironta eroaa fluoresenssista siinä, että se ei riipu näytteeseen tulevan valon aallonpituudesta. Fluoresenssi on ramansirontaa hitaampi ilmiö, koska siinä molekyylin elektroni siirtyy todelliseen viritystilaan. Ramansironta
Teollisuudessa ramanspektroskopian avulla on muun muassa seurattu polymerointia maalinvalmistuksessa havainnoimalla, miten monomeerin hiili–hiili-kaksoissidoksen värähtelystä syntyvä ramansironta heikkenee prosessin edetessä. Ramansirontaa voidaan käyttää myös öljynjalostusteollisuudessa bensiinin ainesosien tutkimiseen ja metallinjalostuksessa koboltin, nikkelin ja kuparin ammoniakkikompleksien tunnistamiseen vesiliuoksessa. Ympäristötutkimuksessa ramansironnan avulla on mahdollista määrittää vesistöissä olevien ionien pitoisuuksia, kun ionin annetaan reagoida sopivan kompleksometrisen indikaattorin kanssa. Ramansironta
Biokemiassa ja lääketieteessä ramanspektroskopia on hyödyllinen erityisesti kahdesta syystä: Ensinnäkin veden ramansironta on heikkoa, mikä helpottaa vesiliuosten tutkimista. Toisekseen resonanssiramansironnassa tarvittavat näytemäärät ovat pieniä. Hemoglobiini- ja myoglobiiniproteiinien hemiryhmässä on porfyriinirengas, jonka elektronista siirtymää voidaan hyödyntää resonanssiramantutkimuksessa siten, että proteiinin muut osat eivät häiritse spektriä. Ramansironnan avulla voidaan tutkia myös lääkkeiden sitoutumista DNA:han. Lääketieteessä voidaan ramanspektroskopiaa käyttämällä erottaa tavallinen kudos ja syöpäkudos muun muassa rinnasta ja maksasta otetuista näytteistä. Kuituoptiikkaa käyttämällä on pystytty mittaamaan elävien lampaiden valtimoseinämien ramanspektrejä. Ramansironta
Resonanssiramansironnassa näytteeseen ohjataan säteilyä, jonka energia on yhtä suuri kuin jokin molekyylin elektronisten tilojen välinen siirtymä. Molekyyli käy siis virtuaalisen tilan sijasta todellisessa elektronisessa viritystilassa. Tällöin ramansironnan voimakkuus kasvaa 1 000–100 000-kertaiseksi. Koska tähän voimakkaaseen sirontaan liittyy usein vain muutama molekyylin eri värähtelyistä, spektri yksinkertaistuu huomattavasti. Resonanssiramanspektrin avulla voidaan paitsi tunnistaa nämä värähtelyt monimutkaisesta tavallisesta ramanspektristä myös paikantaa elektronisia siirtymiä absorptiospektristä. Resonanssiramanspektroskopiassa voidaan tutkia biomolekyylejä, jotka absorboivat vahvasti valoa ja ultraviolettisäteilyä. Ramansironta
Ramansironnan avulla tutkitaan kemiassa aineiden rakenteita. Infrapuna- ja ramantutkimusten avulla voidaan selvittää pienten molekyylien symmetriaa ja suurten molekyylien funktionaalisia ryhmiä. Vertaamalla infrapuna- ja ramanspektrejä ryhmäteorian mukaisiin symmetriatarkasteluihin on voitu esimerkiksi todeta, että XeH-molekyyli on rakenteeltaan tasomainen neliö eikä tetraedri. Kiinteiden aineiden tutkimuksessa ramansironnan avulla voidaan muun muassa tunnistaa eri kidemuotoja. Ramansironta
Kun aineeseen ohjataan säteilyä, suurin osa fotoneista jatkaa suoraan aineen läpi. Pieni osa fotoneista osuu molekyyleihin ja poikkeaa etenemissuunnastaan eli siroaa. Kimmoisaa sirontaa, jossa fotonin energia ei muutu, sanotaan Rayleigh-sironnaksi. Noin yksi kymmenestä miljoonasta aineeseen tulevasta fotonista siroaa kimmottomasti eli epäelastisesti. Tämä ramansironnaksi kutsuttava ilmiö on paljon Rayleigh-sirontaa heikompaa, ja se voi tapahtua kahdella tapaa. Jos molekyyli vastaanottaa energiaa sironnassa, siroavan fotonin energia on alkuperäistä pienempi, sillä energian on säilyttävä. Tästä tapauksesta käytetään nimeä "Stokes-sironta". Päinvastaisessa tapauksessa eli "anti-Stokes-sironnassa" molekyyli luovuttaa energiaa ja fotonin energia kasvaa sironnassa. Samalla fotonin taajuus suurenee ja aallonpituus pienenee. Siirtyvän energian suuruus riippuu molekyylin energiatiloista. Ramansironta on siis sirottavalle aineelle ominaista. Ramansironta
Ramansironta eli Ramanin ilmiö on valon tai muun sähkömagneettisen säteilyn sirontaa, jossa säteilyn taajuus muuttuu. Ilmiön avulla voidaan muun muassa tunnistaa molekyylejä ja selvittää niiden rakenteita spektroskooppisesti. Ramansironta on nimetty intialaisen Chandrasekhara Venkata Ramanin mukaan. Hän sai ramansironnan löytämisestä fysiikan Nobel-palkinnon 1930.
Valinomysiini
Molekyyli toimii ionoforina, joka kuljettaa alkalimetalli-ioneja biologisten kalvojen läpi. Prosessi alkaa kelatoitumisella metalli-ionin kanssa, minkä yhteydessä molekyylin muoto muuttuu puoliavoimesta renkaasta rasvaliukoiseksi palloksi, jonka sisässä sijaitsee metalli-ioni eli tapahtuu kompleksoituminen. Tämän jälkeen valinomysiinikompleksi uppoaa biologiseen kalvoon. Kompleksi ajautuu kalvon toiselle puolelle diffuuttisesti tai elektroforeettisesti. Jos kompleksi kohtaa kalvon toisella puolella vesipitoisen ympäristön, se avautuu ja luovuttaa metalli-ionin pois. Edellä kuvattu prosessi muuttaa voimakkaasti ionien konsentraatiogradientteja solukalvon molemmin puolin. Bernard Feringa
Feringan tutkimuskohteena ovat olleet erityisesti kontrolloidut akselin ympäri pyörivät molekyylit, niin kutsutut nanomoottorit. Ensimmäiset tällaiset molekyylit Feringa ryhmineen syntetisoi vuonna 1999 ja molekyylin pyöriminen perustui aromaattisten ja alifaattisten kaksoissidosten valon ja lämmön aikaansaamiin isomeroitumisiin. Sittemmin Feringa ryhmineen on julkaissut molekyylimoottoreita, jotka toimivat kultapinnalla ja molekyylejä, joiden pyörimisen saa aikaan kemiallinen reaktio. Feringa toimii professorina Groningenin yliopistossa ja hänen tutkimusryhmänsä tutkimuskohteita ovat muun muassa molekulaarinen nanotiede, asymmetrinen katalyysi, biokatalyysi ja biohybridisysteemit. Jouni Suhonen
Professori Suhonen on tutkimusryhmineen kehittänyt erilaisia atomiamalleja, joita voidaan soveltaa mittauksissa, joissa käytetään apuvälineinä atomiytimiä. Mittausten avulla voidaan tutkia esimerkiksi luonnon perusvuorovaikutuksia. Hiukkasfysiikan alalla tutkimuskohteena on esimerkiksi neutriinojen rakenne. Suhosen tutkimustyön tuloksia sovelletaan myös kosmologian alalla, jossa niiden avulla voidaan esimerkiksi mallintaa supernovien syntyprosessia tai tutkia niin kutsutun pimeän aineen ominaisuuksia. Jyväskylän yliopiston bio- ja ympäristötieteiden laitos
Biotieteellisen tutkimuksen ja koulutuksen toinen pääala on "solu- ja molekyylibiologia". Solu- ja molekyylibiologian tutkimuksen pääalueita laitoksella ovat esimerkiksi solujen rakenne ja toiminta, virusten ja mikrobien tutkimus, proteiinien toiminta sekä virusten ja solujen vuorovaikutus. Tutkimuksen tavoitteena on ymmärtää mikrobien ja proteiinien toimintamekanismeja nanotasolla sekä etsiä niille käytännön sovelluksia esim. bioteknologian ja lääketieteen aloilla. Biomolekyylien rakennetutkimusta tehdään mm. spektroskopian avulla. Biologisten rakenteiden kuvantamisessa laitos tekee yhteistyötä Jyväskylän yliopiston monitieteellisen Nanotiedekeskuksen kanssa. Nanotiedekeskuksessa on esimerkiksi 800 MHz:n NMR-spektrometri, jonka toiminta perustuu ydinmagneettiseen resonanssiin (, NMR). Laitteen avulla voidaan tutkia esimerkiksi proteiinien rakenteen ja toiminnan välistä yhteyttä. Tutkija Elina Sieväsen mukaan epäjärjestäytyneet proteiinit ovat yhteydessä mm. Parkinsonin taudin, Alzheimerin taudin, syövän ja metabolisen oireyhtymän syntyyn. Solu- ja molekyylibiologian perustutkimus sivuaa tällä alueella lääketiedettä. Molekyyliorbitaaliteoria
Molekyyliorbitaaliteoria (MO-teoria) on malli, joka selittää elektronien käyttäytymistä molekyyleissä sallimalla niiden hajautumisen eli delokalisoitumisen koko molekyyliin. Mallissa molekyylin aaltofunktio formula_1 rakennetaan siten, että se käsittää kaikki molekyylin atomiytimet. Ramansironta
Heti ramansironnan löydyttyä kemistit ja fyysikot huomasivat, että sen avulla voitiin selvittää aineiden rakenteita. Ramansironnan avulla tutkittiin yli 2 500:aa yhdistettä ensimmäisenä vuosikymmenenä Ramanin ilmiön löytymisen jälkeen. Vuosina 1945–1960 analyyttisessä kemiassa käytettiin ramanspektroskopian sijasta enimmäkseen infrapunaspektroskopiaa, koska infrapunamittauksiin tarvittiin vain pieniä määriä näytettä ja mittausaika oli lyhyt. Lisäksi saatavilla oli kaupallisia infrapunaspektrometreja. 1960-luvulla ramanspektroskopia alkoi tehdä voimakkaasti uutta tulemista lasereiden kehityksen myötä.Viitteet: Raskaus
Kromosomitutkimus
Sikiön kromosomitutkimus tehdään joko istukan tai lapsiveden soluista. Tutkimus on varsin luotettava, ja sen avulla voidaan löytää suurin osa kromosomipoikkeavuuksista. Kromosomitutkimus tehdään seulonnan jatkotutkimuksena, ja sikiön kromosominäytteen ottamiseen liittyy pieni keskenmenoriski (noin 0,5 % tai pienempi). Samuli Siltanen
Siltasen tutkimusala sovelletussa matematiikassa on käänteiset ongelmat eli inversio-ongelmat. Inversio-ongelmissa kuljetaan seurauksista syihin ja pyritään tulkitsemaan epäsuoria mittauksia. Esimerkiksi tietokonetomografiassa potilaasta otetaan röntgenkuvia eri suunnista ja käytetään matemaattista takaisinlaskentaa potilaan sisäisen kolmiulotteisen rakenteen selvittämiseen. Tässä tapauksessa "syy" on potilaan kolmiulotteinen rakenne ja "seuraus" kokoelma kaksiulotteisia röntgenkuvia potilaasta. NMR
NMR-spektroskopia eli ydinmagneettinen resonanssispektroskopia perustuu siihen, että magneettisten atomiydinten energiatilat ja ydinten käyttäytyminen magneettikentässä riippuvat herkällä tavalla ydinten fysikaalis-kemiallisesta ympäristöstä ja nämä riippuvuudet näkyvät ydinmagneettisen resonanssisignaalin spektrissä mm. resonanssitaajuuden kemiallisena siirtymänä. Masennuslääkkeet
Joiden trisyklisten masennuslääkkeiden sekä SSRI-lääkkeiden imeytymiseen vaikuttavat yksilölliset, perinnölliset ominaisuudet. Maksan entsyymien CYP2D6 ja CYP2C19 kautta metaboloituvat esimerkiksi amitriptyliini ja essitalopraami. Niiden aktiivisuuden vaihtelut yksilöiden välillä johtavat näiden lääkkeiden kohdalla erilaisiin hoitovasteisiin. Potilaan perinnöllisten ominaisuuksien perusteella voidaan päätellä sopiva lääkeannos ja mahdollisten sivuvaikutusten esiintyvyys. Näiden perinnöllisten ominaisuuksien selvittämiseen käytetään farmakogeneettistä testiä. Massaspektrometria
Fragmentaatiossa pyritään tarkoituksenmukaisesti pilkkomaan ioneita massaspektrometrissä eri menetelmin, jotta saadaan selville rakenteellista tietoa tutkittavista aineista. Fragmentaatiota käytetään usein esimerkiksi peptidien ja suurempien proteiinien tutkimuksessa ja sen avulla voidaan selvittää näiden aminohapposekvenssejä. Fragmentaatiota voidaan käyttää joissakin hybridimassaspektrometreissä. Diffuusiotensorikuvaus
Diffuusiotensorikuvaus (engl. "Diffusion tensor imaging, DTI") on magneettikuvaukseen perustuva kuvantamismenetelmä, jonka avulla mitataan veden lämpöliikettä kudoksessa. Menetelmällä voidaan visualisoida esimerkiksi aivojen valkean aineen ratoja kolmiulotteisesti, sillä vesi diffundoituu hermosäiekimpuissa paremmin ratojen suuntaisesti kuin kohtisuoraan niitä vastaan. Diffuusiotensorikuvauksen etuna on sen sensitiivisyys havaita muutoksia esimerkiksi aivoinfarktialueilla. Aikaisemmin vastaavanlaista tietoa hermoratojen kulusta on saatu vain kuolemanjälkeisillä anatomisilla tutkimuksilla. Chandrasekhara Raman
Raman toimi vuosina 1917–1932 Kalkutan yliopistossa fysiikan professorina, 1933–1948 Intian tiedeinstituutin johtajana ja vuodesta 1948 Bangaloreen perustamansa Raman-tutkimusintituutin johtajana. Hän tutki valon sirontaa eri väliaineissa ja huomasi, että jos läpinäkyvää ainetta valaistaan yhden taajuuden valonsäteellä, osa valoenergiasta siroaa oikealle alkuperäisen valonsäteen kulkusuunnasta ja eri taajuuksilla. Nämä Ramanin taajuksiksi kutsutut taajuudet ovat infrapuna-alueella ja kertovat sirottavan aineen ominaisuuksista. CHARMM
CHARMM on lyhenne sanoista Chemistry at HARvard Macromolecular (suom: Makromolekyyli Mechanics. Charmm -ohjelmaa käytetään force fieldin etsintään molekyylien dynamiikassa (engl Molecular dynamics). Charmm -ohjelman julkaisivat Hardwardin yliopiston tutkijat, jotta molekyylien etsintä olisi helpompaa. Ragazzi di Via Panisperna
Tutkimuslaboratorion ensimmäiset kokeet liittyivät atomi- ja molekyylispektroskopiaan. Myöhemmin tutkimus keskittyi kokeelliseen atomiydintutkimukseen. Kokeissa muun muassa pommitettiin erilaisia materiaaleja berylliumista alfa-säteillä irrotetuilla neutroneilla. Alfa-säteiden lähteenä käytettiin radonia, joka on hyvin radioaktiivinen kaasu. Fermin ja Majoranan työ mahdollisti atomin ytimen rakenteen ymmärtämisen ja siihen liittyvät voimat. Vuosina 1933 ja 1934 he julkaisivat Beetahajoamisen kuvaavan teorian. Hiusväri
Rikospaikalle pudonneen hiuksen värijäämät ja jopa eri hiusvärivalmistajien tuotemerkit voidaan nykyisin tunnistaa. Menetelmä keksittiin pinta-avusteisella Ramanin spektroskopialla. Jokainen testattu väriaine luo siinä oman, ainutlaatuisen kuvion. Menetelmä on nopeampi kuin hiuksesta tehtävä dna-tutkimus, joka vaatii kokonaisen hiuksen ja kestää kauan. Vaikka usein oikaistaan tekemällä hiustutkimus mikroskoopilla, ulkonäön perusteella, tämäntyyppinen vertailu on subjektiivinen ja epävarma. Aspartaami
Britannian hallituksen neuvoa antava komitea on arvostellut Ramazzinin tutkimusta. Tutkimusta on arvosteltu muun muassa siitä, että rottien annettiin elää tavallista pidempään, jolloin on epävarmaa, mihin ne kuolivat, sekä siitä, että 9 000 syöpänäytteestä vain 70 annettiin ulkopuolisten tutkijoiden tarkasteltaviksi. Ramazzini-instituutti tyrmää kritiikin. Heidän mukaansa moni muukin karsinogeeni olisi jäänyt löytymättä, jos kokeissa rotat olisi tapettu viikolla 110, kuten aiemmissa aspartaamikokeissa on tehty. Ramazzini-instituutin kokeissa aspartaamin syöpävaikutus tulee rotissa esiin selvästi elämän viimeisellä kolmanneksella. Keinokemia
Keinokemia on kemiallisten reaktioiden ja niitä muistuttavien järjestelmien jäljittelemistä lähinnä tietokoneohjelmilla. Keinokemian tutkimus on saanut alkunsa keinoelämän tutkimuksesta, mutta sillä on käyttöä kemiassa, talostieteessä, yhteiskuntatieteessä ja kielitieteessä. Keinokemian järjestelmiä on monenlaisia ja monenlaajuisia.
Keinokemian järjestelmä määrittelee monesti molekyylit, niiden väliset mahdolliset vuorovaikutukset ja molekyylien muuttumiset toisiksi reaktioiden kautta. Molekyylien väliset reaktiot voivat olla katalyyttisiä tai reaktiivisia. Keinokemiaa tutkitaan mm. Japanissa ja Saksassa. Isabella Karle
Manhattan-projektin jälkeen vuonna 1946 Karlet aloittivat yhteisen uran Yhdysvaltain laivaston tutkimuslaboratoriossa. Tuohon aikaan molekyylien kolmiulotteisen rakenteen selvittämiseksi tarkoitettu röntgenkristallografia oli vielä lastenkengissään eivätkä tutkijat vielä ymmärtäneet, miten tekniikkaa voitaisiin tehokkaasti hyödyntää. Resonanssi
Resonanssi-ilmiöillä on suuri merkitys materiaalitutkimuksessa. Mittaamalla aineen osasten resonanssitaajuuksia – eli niiden spektri – voidaan saada yksityiskohtaista tietoa aineen rakenteesta. Esimerkkejä ovat ydinmagneettinen resonanssi (NMR), elektroni-spin resonanssi (ESR) ja ytimen gammaresonanssi (NGR) eli Mössbauerin ilmiö, joita kaikkia hyödynnetään spektroskopiassa. Henrik Kunttu
Kemistinä Kunttu on tutkinut varsinkin matalan lämpötilan kemian alueella matriisi-isolaatioita. Tutkimusala on hyvin lähellä fysiikkaa. Matriisi-isolaatio -menetelmässä jalokaasun ja tutkittavan yhdisteen seos jäähdytetään alustalla nopeasti 10 kelviniin (−263 celciusastetta). Syntyy ohut kalvo, "matriisi". Jäädytetystä matriisista on mahdollista tutkia kaasumaisia atomeja, molekyylejä ja radikaaleja, koska ne eivät liiku. Jäädytyksen ansiosta molekyylien välillä ei myöskään ole vuorovaikutuksia. Menetelmän avulla voidaan tutkia molekyylien rakennetta, diffuusiota ja hiukkasten kemiallisia alkeisreaktioita. Symmetria
Symmetriaryhmiä käytetään erityisesti kvanttikemian, spektroskopian, kristallografian ja hiukkasfysiikan tutkimuksessa. Symmetrian matemaattisia ominaisuuksia käsitellään ryhmäteoriassa. Reformatski-reaktio
Reformatski-reaktio toimii myös intramolekylaarisesti, jolloin tuote on rengasrakenteinen. Erityisen hyvin se toimii viisi- tai kuusiatomisia renkaita muodostaville lähtöaineille. Jos Reformatski-reaktioissa käytetään kiraalisia apuaineita, voidaan saavuttaa hyvä enantio- ja diastereoselektiivisyys, jolloin reaktio soveltuu hyvin monia stereokeskuksia sisältävien molekyylien synteesiin. Pariser–Parr–Pople-menetelmä
Pariser–Parr–Pople-menetelmä soveltuu vain π-elektronisysteemien laskentaan ja σ-elektronien oletetaan muodostavan muodostavan verkoston, joka pitää molekyylien p-orbitaalit oikeassa geometriassa. Menetelmässä lasketaan jokaiselle kaksoissidokselle sen п-sidosluonne ρ esimerkiksi molekyylille A=B-C=D voidaan laskea ρ ja ρ. Molekyylin atomien väliset sidospituudet R, voimavakio k ja pyörimisenergia riippuvat ρ:n arvosta seuraavasti: Reijo Sillanpää
Pääasiallisen tutkimusalansa eli epäorgaanisen kemian lisäksi Sillanpää tutki yhteistyössä Szegedin yliopiston professori F. Fülöpin kanssa orgaanisia, rakenteeltaan kiraalisia molekyylejä. Tutkimus liittyi lääkekemian alaan. Koordinaatiokemian alalla Sillanpään tutkimuskohde olivat ligandit ja hän etsi niille uusia sovelluksia homogeenisissa katalyysireaktioissa. Rakennekemian alalla hän tutki mm. boroniklustereita ja niiden johdannaisia. Valo
Fysikaalinen optiikka (aalto-optiikka) puolestaan tarkastelee valoa aaltokenttänä ja valon luonnetta, ominaisuuksia ja siihen liittyviä ilmiöitä, esimerkiksi valon intensiteettiä, sirontaa ja diffraktiota. Fysikaalisessa kemiassa paljon käytetyllä tutkimusmenetelmällä, staattisella valonsirontamenetelmällä () voidaan esimerkiksi selvittää makromolekyylien tai kolloidien hitaussäde "R" ja molekyylimassa "M". Myös hiukkasen muoto voidaan saada selville. Dynaamisella valonsirontamenetelmällä () voidaan sitä vastoin selvittää makromolekyylien diffuusiokertoimet ja sitä kautta niiden kokojakauma ja hydrodynaaminen säde "R". Röntgentutkimus
Röntgenkuvauksilla tutkitaan esimerkiksi taidemaalareiden maalaustekniikoita ja taideteoksien aitoutta.
Kiteiden koostumusta ja kolmiulotteista rakennetta voidaan tutkia röntgendiffraktiokuvauksilla, jota kutsutaan röntgenkristallografiaksi. Röntgendiffraktiokuvauksissa röntgenputkesta säteytetään tutkittavaa näytettä ja ilmaisin rekisteröi tutkittavasta aineesta röntgensäteilyn sirontakuvion. Sirontakuviosta voidaan päätellä tutkittavan näytteen alkuaineet ja molekyylirakenne. Menetelmä on hyödyllinen kemian ja biologian tutkimuksessa. Jaakko Paasivirta
Rakennekemian tutkijana hän oli erikoistunut NMR-spektroskopian soveltamiseen aineiden rakenteen tutkimuksessa. Hän oli alan pioneereja Suomessa. Paasivirran ansiosta NMR-spektroskopia menetelmänä vakiintui olennaiseksi osaksi fysiikan ja kemian tutkimusta. Hänen mukanaan Jyväskylän yliopiston kemian laitokselle tuli alan tuntemusta ja laitoksella kehittyi hänen virkakaudellaan vahva osaaminen. Laitoksesta kehittyi yksi NMR-spektroskopian koulutusta tarjoavista yksiköistä Suomessa. Paasivirta teki yhtenä ensimmäisistä suomalaisista kemisteistä NMR-spektroskopiaa hyödyntäen tutkimusta isotoopeilla 1H, 19F ja 13C. Hän tutki aineiden rakennetta myös massaspektrometrillä ja infrapunaspektometrillä. Spektroskopia
Ultravioletti-(UV)- ja infrapuna-(IR)-spektroskopiaa sekä erityisesti massa- ja ydinmagneettinen resonanssispektroskopiaa (NMR) käytetään laajasti kemian alan tutkimuksessa. UV-, IR- ja NMR-menetelmissä käytettävä säteily ei ole liian voimakasta ja monet tutkittavat aineet pysyvät entisellään. Liian voimakasta, korkeataajuuksista sähkömagneettista säteilyä käytettäessä yhdisteen sisäiset voimat eivät enää pidä yhdistettä vakaana vaan se hajoaa. Ydinmagneettinen resonanssispektroskopia
Kiinteiden aineiden mittauksessa käytetään usein MAS NMR-spektroskopiaa (eng. magic angle spinning), jossa näyte asetetaan mittauksen ajaksi maagiseen kulmaan 54.74° (≈ arc cos √2) pyörimään jopa 70 kHz taajuudella. Kiinteissä ydinten ja elektronien vuorovaikutukset ovat paljon vahvempia ja moninaisempia kuin nesteissä ja MAS käyttäminen vähentää niitä. Vuorovaikutukset mm. leventävät spektripiikkejä. Magneettikuvaus
Magneettikuvaus ( MRI; suositeltu lyhenne MK) on radiologian alaan kuuluva lääketieteellinen kuvantamismenetelmä, joka perustuu ydinmagneettiseen resonanssiin (NMR). Menetelmässä mitataan vety-ytimien magneettikentässä emittoimaa radiotaajuista signaalia. Siksi se soveltuu runsaasti vetyä sisältävien kudosten (rasva- ja vesipitoiset kudokset, myös luuydin) tutkimiseen. Masennus
Joidenkin trisyklisten masennuslääkkeiden sekä SSRI-lääkkeiden imeytymiseen vaikuttavat yksilölliset, perinnölliset ominaisuudet. Maksan entsyymien CYP2D6 ja CYP2C19 kautta metaboloituvat esimerkiksi amitriptyliini ja essitalopraami. Näiden entsyymien aktiivisuuden vaihtelut yksilöiden välillä johtavat tiettyjen lääkkeiden kohdalla erilaisiin hoitovasteisiin. Potilaan perinnöllisten ominaisuuksien perusteella voidaan päätellä sopiva lääkeannos ja mahdollisten sivuvaikutusten esiintyvyys. Näiden perinnöllisten ominaisuuksien selvittämiseen käytetään farmakogeneettistä testiä. Röntgentutkimus
Kaivosteollisuudessa käytetään paljon röntgenfluoresenssispektroskopiaksi nimettyä kuvantamistekniikkaa. Menetelmässä tutkitaan röntgensäteilyn avulla aineen lähettämää karakteristista säteilyä. Karakteristisen säteilyn avullaan näytteen atomit voidaan tunnistaa. Menetelmän etuna on, että sen avulla pystytään tutkimaan suhteellisen suuria näytteitä. Ramansironta
Koska ramansironta on heikkoa, sitä on hankala havainnoida. Ensimmäisissä ramanmittauksissa spektri valokuvattiin käyttämällä pitkiä valotusaikoja. Nykyään ramansirontaa voidaan havainnoida esimerkiksi valomonistimella, joka muuttaa fotonit sähköiseksi signaaliksi, tai CCD-kennolla, jossa fotonit aiheuttavat varausten syntymistä. FT-ramanmenetelmissä käytetään tavallisesti indium-gallium-arsenidi-ilmaisimia. Amedeo Avogadro
Gerhardtin, Laurentin ja Williamsonin tutkimukset orgaanisessa kemiassa osoittivat, että Avogadron lain mukaisesti samalla molekyylimäärällä on kaasuna sama tilavuus. Jotkin epäorgaaniset aineet kuitenkin vaikuttivat poikkeavan tästä. Stanislao Cannizzaro sai ongelman lopulta selvitettyä vuonna 1860 Karlsruhen Kongressissa julkaisemissaan tutkimuksissa, neljä vuotta Avogadron kuoleman jälkeen. Cannizzaron mukaan poikkeamat Avogadron laista johtuivat molekyylien erottumisesta, jota tapahtui tietyissä lämpötiloissa, ja Avogadron laki pystyy määrittämään moolimassojen lisäksi myös atomimassan. Ydinmagneettinen resonanssispektroskopia
Molekyylin ydinten varjostukseen vaikuttaa myös niiden läheinen kemiallinen ympäristö. Tämä siirtää erilaisten kemiallisten ryhmien prekessiotaajuuksia niille ominaisille taajuusalueille. Siksi H-ytimet prekessoivat vaikkapa CH- ja CH-ryhmissä eri taajuuksilla. Ilmiötä kutsutaan kemialliseksi siirtymäksi. Synteettinen timantti
Tuoreissa tutkimuksissa on osoitettu nanotimanttien soveltuvan monilla tavoin lääketieteen tarpeisiin. Parhaat ominaisuudet perustuvat nanohiilirakenteiden kykyyn absorboida tiettyjä yhdisteitä, mutta muihin nanohiilirakenteisiin nähden nanotimantteja on verratten edullista tuottaa esimerkiksi räjäytysmenetelmällä. Nanotimantteja voidaan käyttää esimerkiksi lääkkeen toimittamisessa suoraan syöpäsoluihin. Tällä tavoin toteutetun kemoterapian on osoitettu aiheuttavan huomattavasti vähemmän haittavaikutuksia verrattuna perinteisiin kemoterapiamuotoihin. Lisäksi nanotimanttien avulla on jopa onnistuttu parantamaan lääkkeen vaikutusta ns. kemoresistenttien syöpäsolujen kukistamisessa. Massaspektrometria proteiinianalytiikassa
Massaspektrometriaa käytetään laajalti proteiinien tunnistamiseen, tuntemattoman proteiinin rakenteen ja moolimassan selvittämiseen ja sen kvantitoimiseen. Yleisesti puhutaan proteomiikasta. Massaspektrometriassa mitataan näytemolekyylin molekyylimassa. Proteiinit ovat rakentuneet 20 aminohaposta, mutta muodostavat aminohappojen järjestyksen ja määrän vaihtelun avulla kymmenien tuhansien erilaisten yhdisteiden eli molekyylien joukon. Proteiinien molekyylimassa vaihtelee aminohappoketjun pituuden mukaan muutamasta sadasta Daltonista (atomimassayksikkö) jopa miljooniin. Massaspektrometreillä voidaan instrumentista riippuen analysoida kymmenien tuhansien daltoneiden painoisia proteiineja. Analyysin tehostamiseksi massaspektrometria syöttää kuitenkin usein nanovirtaus-nestekromatografia (HPLC)-laitteisto. HPLC-tekniikka rajoittaa HPLC-massaspektrometri (LC-MS) -laitteiston käytännön molekyylimassa-alueen peptidi/proteiini analytiikassa alueelle 300-8000 Da. Vanadoseenidikloridi
Vanadoseenidikloridia voidaan käyttää polymerointikatalyyttinä. Yhdistettä tutkitaan titanoseenidikloridin tavoin käytettäväksi syöpälääkkeenä. Aineen vaikutusmekanismi ei ole täysin täysin tiedossa, mutta todennäköisesti transferriiniproteiinit siirtävät yhdisteen syöpäsoluihin, missä se vuorovaikuttaa DNA:n kanssa ja estää sukkularihmaston muodostumisen. Ramansironta
Sironneen valon polarisaatiota mittaamalla saadaan tietoa molekyylin kunkin värähtelyn symmetriasta, mikä helpottaa ramanspektrin tulkitsemisesta. Ramanviivan depolarisaatiosuhde ("ρ") on alkuperäisen valon polarisaatioon nähden kohtisuorasti ja yhdensuuntaisesti polaroituneiden sironneiden valojen voimakkuuksien suhde. Suhteen selvittämiseksi siroava valo on ohjattava polaroivaan suodattimeen, joka asetetaan ensin yhdensuuntaisesti ja sitten kohtisuoraan näytteeseen tulevan valon polarisaatioon nähden. Ramanviivan sanotaan olevan depolaroitunut, jos sen depolarisaatiosuhde on 0,75 tai enemmän. Jos "ρ" tetrakloorimetaanin (CCl) symmetrisessä venytyksessä. Massaspektrometria
Massaspektrometri (MS) eli massaspektrografi on laite, jota käytetään positiivisten tai negatiivisten ionien alkeisvarausten ja molekyylien tai atomien massojen tutkimisessa sekä fysikaalisessa tutkimuksessa, kuten alkuaineiden isotooppijakaumien selvittämisessä. Suppeasti sanottuna massaspektrometrit ovat atomi- ja molekyylivaakoja. Ne eivät kuitenkaan suoraan mittaa atomien tai molekyylien massoja vaan näistä muodostettujen ionien massan ja varauksen suhdelukua toisin kuin termi ”"massa"spektrometri” voi antaa ymmärtää. Analyyttinen kemia
Analyyttisen kemian menetelmiä ovat muun muassa titraukset, kromatografiat sekä gravimetriset, spektrofotometriset ja elektrometriset analyysit. Tehokkaita menetelmiä alkuaineiden määrittämiseksi ovat atomiabsorptiospektroskopia (AAS) ja induktiivisesti kytketty plasma-massaspektrometria (ICP-MS). Orgaanisia yhdisteitä voidaan tutkia esimerkiksi kaasu- tai nestekromatografian ja massaspektrometrian yhdistävillä laitteilla (GC-MS, LC-MS). Infrapunasäteily
Jokaisella molekyylillä on sille ominainen infrapunaspektri, jota kutsutaan spektraaliseksi sormenjäljeksi. Aineen kemiallinen koostumus voidaan määrittää infrapunaspekroskopian keinoin. Infrapunaspektroskopia on hyvin tärkeä analyyttisen kemian teknologia. Fluksionaalinen yhdiste
Viisikoordinoituneissa muodoltaan VSEPR-teorian mukaisesti trigonaalisia pyramideja olevilla molekyyleillä kuten fosforipentafluoridi, fosforipentakloridi ja arseenipentafluoridi esiintyy fluoksionaalisuutta, jota kutsutaan Berryn pseudorotaatioksi. Energiatilaltaan alhaisin on trigonaalinen pyramidi, jossa kolme sidosta suuntautuu akvatoriaalisesti ja kaksi aksiaalisesti. Tämän muodon energiatila on kuitenkin lähellä muotoa, jonka molekyyligeometria on neliöpohjainen pyramidi. Tästä muodosta voivat kaksi aksiaalista atomia ja kaksi ekvatoriaalista atomia muuttaa paikkaansa aksiaalisesta ekvatoriaaliseksi ja päin vastoin. Sormenjäljet rikostutkinnassa
Sormenjälkiä on käytetty rikostutkinnassa 1890-luvulta lähtien. Ihmisiltä jää sormienjälkiä kaikkialle ja tämä voi auttaa poliisia selvittämään rikospaikalla olleiden henkilöiden henkilöllisyyden. Yleensä sormenjälkiä jää tasaisille pinnoille kuten lasiin. Nykyään sormenjälkiä voidaan kuitenkin löytää jopa ruumiista SERS-teknologian avulla. SERS perustuu laserin, ramansironnan ja nanohiukkasten käyttöön. Agar
Agaroosigeelielektroforeesilla voidaan tutkia biologisia makromolekyylejä. Elektroforeesissa varaukselliset molekyylit erotellaan huokoisessa väliaineessa kulkevan sähkövirran avulla tavallisimmin molekyylien koon perusteella. DNA:ta ja RNA:ta tutkittaessa väliaineena käytetään useimmiten agaroosia.
Erottelun jälkeen tutkittavat molekyylit voidaan saada näkyviin UV-valossa, jos geeliin on sitä valettaessa lisätty UV-valoa absorboivaa etidiumbromidia (EtBr). Sormenjälki
Sormenjälkiä on käytetty rikostutkinnassa 1890-luvulta lähtien. Ihmisiltä jää sormienjälkiä kaikkialle, ja tämä voi auttaa poliisia selvittämään rikospaikalla olleiden henkilöiden henkilöllisyyden. Yleensä sormenjälkiä jää tasaisille pinnoille kuten lasiin. Nykyään sormenjälkiä voidaan kuitenkin löytää jopa ruumiista SERS-teknologian avulla. SERS perustuu laserin, ramansironnan ja nanohiukkasten käyttöön. Ydinmagneettinen resonanssispektroskopia
Nykyisten NMR-spektrometrien toimintaperiaate on seuraavanlainen. Molekyyleissä olevat tiettyjen isotooppien atomiytimet alkavat resonoida tai pikemminkin pyöriä (prekessoida) magneettikentässä niille ominaisilla Larmorin taajuuksilla, joka riippuu ydinten spineistä ja kemiallisesta ympäristöstä eli muiden läheisten ydinten ja niiden elektronien ominaisuuksista. Spektrometrin jatkuva magneettikenttä saa ydinten magneettikenttien suuntaa kuvaavat magneettiset momentit asettumaan keskimäärin paikalleen jatkuvan kentän myötäisesti. Mittauksessa nettomagneettimomentit ajetaan pyörintäliikkeeseen, joka ilmenee niiden Larmorin taajuuksilla. Muutos aiheutetaan lyhytkestoisin magneettikentin, joiden muuttuvilla taajuusalueilla on ydinten Larmorin taajuudet. Muuntuvien kenttien lakatessa, kestävät ydinten nettomagneettimomenttien pyörinnät hetken palaten lopulta jatkuvan kentän myötäisiksi. Pyörinnän aikana nettomagneettimomentit mitataan. Saadaan päällekkäisiä taajuuksia sisältävä signaali. Mittaus toistetaan kunnes signaali on kyllin vahva, josta ydinten taajuudet erotetaan Fourierin muunnoksella. Saadaan kuvaaja (NMR-spektri) ydinten ympäristöä kuvastavista Larmorin taajuuksista (ilmaistaan spektrissä ppm-arvoina) ja suhteellisiksi intensiteeteiksi muunnetuista amplitudeista, jotka tilanteesta riippuen kuvastavat ydinten lukumääriä. Spektristä voidaan ehkä päätellä jotakin molekyylin rakenteesta. Röntgendiffraktio
Diffraktioilmiö nähdään, kun diffraktoivan hilan tasojen välimatkan on suunnilleen sama kuin käytetyn säteilyn aallonpituus. Tämä selittää miksi juuri röntgendiffraktiolla saadaan tietoa atomitason järjestyksestä kiteissä. Röntgensäteilyn aallonpituus on noin ångströmin suuruusluokkaa, kuten myös atomien välimatka kiteessä. Myös pidempiaallonpituuksista säteilyä voitaisiin käyttää diffraktiotutkimuksessa. Ultravioletti- ja infrapunasäteilyä käytetään kuitenkin lähinnä spektroskopiamenetelmissä, koska näillä aallonpituusalueilla molekyylit absorboivat säteilyä voimaakkaammin kuin röntgenalueella. Molekyyli
Symmetrian tarkastelu on keskeistä molekyylirakenteiden määrittämiseksi ja luokittelemiseksi. Aineen spektriä (IR, Raman) tulkitsemalla saadaan tietoa aineen symmetriasta ja edelleen sen rakenteesta. Spektrissä esiintyvien vöiden avulla voidaan esimerkiksi todeta, onko kolmiatominen molekyyli lineaarinen vai taipunut (v-muoto). Massaspektrometria
Ionisaattorissa tapahtuvassa ionisaatiossa näytteeseen tuodaan eri tavoin energiaa, jotta se saadaan muuntumaan kaasuksi ja/tai ionisoitumaan. Siksi tutkittavat aineet voivat ionisaatiossa pilkkoutua pienemmiksi osasiksi, eli fragmentoitua. Tutkittavasta aineesta riippuen tähän voidaan pyrkiä tai tätä vältetään. Tarkoituksenmukainen fragmentaatio kuitenkin yleensä tapahtuu omassa vaiheessaan erilaisin menetelmin kuin ionisaatio. Ionisaatiomenetelmä valitaan tutkittavan näytteen mukaan. Ionisaattoreihin, jotka toimivat jatkuvalla näytesyötöllä, voidaan usein yhdistää erilaisia puhdistimia tai erottimia helpottamaan ja automatisoimaan analyysiä. Joihinkin voidaan esim. liittää kromatografi, joka erottaa näytteen eri osiin (fraktioihin) näytteessä olevien molekyylien kemiallisten ominaisuuksien avulla. Valenssisidosteoria
Valenssisidosteoria (VB-teoria) on malli, joka selittää elektronien toimintaa molekyyleissä rajoittamalla niiden sidosvuorovaikutukset diskreetteihin, toisistaan erillisiin ydinten välisiin sidoksiin. Tällöin jokainen sidos on muodostunut kahdesta elektronista kahden ytimen välille, ja sidoksia sanotaan lokalisoituneiksi. VB-teorian avulla jokaiselle sidokselle määritetään oma aaltofunktionsa, ja molekyylin aaltofunktio formula_1 määritetään yhdistämällä yksittäisten sidosten aaltofunktiot. Ruusunorsukierto
Ruusunorsukierron siemeniä käytetään päihteenä lähinnä niiden sisältämän ergiinin vuoksi. Hallusinogeeniset vaikutukset ilmenevät 2–5 mg annoksilla ja päihtymys kestää neljästä kahdeksaan tuntia. Keskitason annos on 5-10 siementä. Päihdekäyttöä varten siemenet murskataan, idätetään, syödään kokonaisina tai niistä tehty uute juodaan siementen liottua vedessä. Kokoerottelukromatografia
Makromolekyylin koolle on olemassa eilaisia mittoja (esimerkiksi hitaussäde ja hydrodynaaminen säde), mikä aiheuttaa olennaisen ongelman: millä molekyylikokoparametrillä molekyylit eroteltaisiin. Benoit tutkimuskumppaneineen löysi kokeellisesti erinomaisen korrelaation eluutioajan ja molekyylien hydrodynaamisen tilavuuden välillä useille ketjurakenteille ja kemiallisille koostumuksille. Havaittu hydrodynaamiseen volyymiin perustuva korrelaatio hyväksyttiin perustaksi yleiseen kokoerottelukromatografiakalibrointiin. Suprajohde
Lääketieteellinen magneettiresonanssikuvaus (MRI) on 1980-luvun jälkeen ollut kaupallisesti ylivoimaisesti suurin käyttökohde. Ydinmagneettiseen resonanssiin (NMR) perustuvilla laitteilla puolestaan analysoidaan useimmiten kemiallisten yhdisteiden koostumusta ja rakennetta, joskin myös kvanttitietokoneessa voi hyödyntää samaa ilmiötä. Myös joissain levitaatiojunissa käytetään suprajohteita. Edelleen teollisten sovellusten puolella mineraalien puhdistuksessa voidaan käyttää voimakkaita magneetteja. Pariser–Parr–Pople-menetelmä
Pariser–Parr–Pople-menetelmä tai Pariser–Pople–Parr-menetelmä tai PPP-menetelmä on semi-empiirinen laskennallisen kemian menetelmä, jossa hyödynnetään kvanttikemiallisia periaatteita molekyylien elektronirakenteiden ja värähtelytilojen laskemiseen π-elektroniapproksimaation avulla. Menetelmän kehittivät Rudolph Pariser, Robert Parr ja John Pople, jotka julkaisivat sen ensimmäisen kerran vuonna 1953. Pariser–Parr–Pople-menetelmää käytetään erityisesti aromaattisten yhdisteiden ja muiden konjugoituneita kaksoissidoksia sisältävien yhdisteiden laskennalliseen tutkimukseen. Menetelmä ottaa paremmin huomioon elektronien väliset hylkivät vuorovaikutukset verrattuna yksinkertaisimpiin malleihin kuten Hartree-Fock-menetelmään Ydinmagneettinen resonanssispektroskopia
Kaikille ytimille pätee T≥T. Mitä suurempi T tai T ytimelle on, sitä pidempi aika relaksaatioon kuluu. Tutkittaessa pieniä molekyylejä sisältäviä nestenäytteitä, T ja T ovat likimain samat. Suurien molekyylien nestenäytteiden kohdalla T on usein paljon pienempi kuin T. T-kerroin on usein muutamia millisekunteja, mutta harvinaissa tapauksissa se voi olla päiviä tai kuukausia. VSEPR-teoria
Molekyylien perusmuoto riippuu keskusatomien koordinaatioluvusta.Koordinaatiolukuun lasketaan sekä keskusatomiin liittyneet substituentit että vapaat elektroniparit. Perustyypit ovat lineaarinen, tasokolmio, tetraedrimäinen, trigonaalinen bipyramidi, oktaedrimäinen, pentagonaalinen bipyramidi ja neliömäinen antiprisma. Nämä ovat VSEPR-teorian mukaan molekyylien geometriat, jos keskusatomilla ei ole vapaita elektronipareja. Vapaat elektroniparit aiheuttavat muodon vääristymistä. Esimerkiksi metaanissa, ammoniakissa ja vedessä on koordinaatioluku kaikissa neljä. Metaani on tetraedrimäinen, ammoniakissa on yksi vapaa elektronipari typellä ja se on muodoltaan trigonaalinen pyramidi, vedessä hapella on kaksi vapaata elektroniparia ja molekyyli on taipunut ja muistuttaa V-kirjainta. Fraser Stoddart
Fraser Stoddart väitteli tohtoriksi Edinburghin yliopistosta vuonna 1966. 1980-luvulta alkaen Stoddart on tutkinut Sheffieldin yliopistossa sisäkkäisiä rengasrakenteita sisältävien makrosyklisten molekyylien kuten katenaanien ja rotaksaanien synteesiä ja ominaisuuksia. Erityisesti hän on ryhmineen tutkinut molekyylejä, jotka pystyvät liikkumaan pitkin toisen molekyylin muodostamaa akselia ja ensimmäiset tulokset hän julkaisi vuonna 1991. Nämä rotaksaanit parakvattirakenteiset rotaksaanit liikkuivat pitkin aromaattisesta polyeetteristä koostuvaa akselia ja liike voidaan aktivoida esimerkiksi muuttamalla pH:ta, sähkökemiallisin hapetus-pelkistysreaktioihin perustuvilla menetelmillä tai säteilyttämällä valolla. Niiden synteesi perustui elektronirikkaiden aromaattisten yhdisteiden ja elektroniköyhien aromaattisten yhdisteiden välisiin reaktioihin. Myöhemmin Stoddart ryhmineen on tutkinut rotaksaaneihin perustuvia molekyylimmoottoreita. Kvanttikemia
Kun esimerkiksi molekyylien ominaisuuksia tutkitaan tietokonelaskuilla, ei kenties ole ollenkaan tarpeellista valmistaa itse molekyyliä kokeellisesti. Kvanttikemia ja molekyylimallintaminen ovat nykyisen kemiantutkimuksen perustyökaluja. Supramolekulaarinen kemia
Supramolekulaarisen kemian tutkimustuloksia voidaan soveltaa esimerkiksi lääketeollisuudessa. Tutkimuskohde voi esimerkiksi olla kemiallinen lääkeaine, joka vaikuttaa tietyllä tavalla. Molekyyli kuljettaa lääkkeen verenkierron mukana esimerkiksi aivoihin tai maksaan, jossa se vapauttaa aineen. Molekyyli voi toimia myös monivaiheisesti: ensin se ottaa mukaansa tietynlaisia molekyylejä ja vapauttaa ne sitten halutussa paikassa. Tätä ratkaisua voidaan soveltaa esimerkiksi, jos kehosta halutaan poistaa haitallisia aineita. Luminoli
Luminolia hyödynnetään muun muassa verijälkien löytämiseksi poliisitutkinnassa. Tässä kemiluminesenssissä katalyyttinä on veren hemoglobiinin sisältämä rauta. Valotikuissa käytetään useimmiten dibentsoyyliperoksidia (kauppanimi Cyalume), joka aiheuttaa vetyperoksidin kanssa kemiluminesenssin. Ramansironta
Koska ramansironta on heikkoa, lasersäde pitää kohdistaa tarkasti näytteeseen ja siroava säteily on kerättävä huolellisesti erilaisten linssien ja peilien avulla. Sirontaa voidaan havainnoida esimerkiksi 90 tai 180 asteen kulmassa säteen suuntaan nähden. Lähi-infrapunaspektroskopia
Lähi-infrapunaspektroskopia () on spektroskopian menetelmä, jossa käytetään hyväksi sähkömagneettisen spektrin lähi-infrapuna-aluetta. Tällä alueella valon aallonpituus on n. 700–2 500 nm. Tyypillisiä NIRS-sovelluksia ovat lääketeollisuuden ei-invasiiviset mittaus- ja ionisoimattomat kuvantamislaitteet. Menetelmällä voidaan mm. tutkia aivokuoren hemodynamiikkaa ja rintasyöpää. Röntgenkristallografia
Röntgenkristallografia tai röntgensädekristallografia on röntgentutkimusta, jonka avulla voidaan selvittää molekyylin kolmiulotteinen rakenne. Melkeinpä minkä tahansa aineen, joka saadaan kiteytymään, rakenne voidaan selvittää. Kiteeseen kohdistetaan kapea röntgensäde, joka siroaa elastisesti kiteen elektroneista. Sironneet röntgensäteet havainnoidaan näytteen takana olevalla ilmaisimella, joka yleensä on tasomainen tai sylinteriksi kaareutettu. Kuviosta voidaan ratkaista atomien tai molekyylien paikat kiteessä. Röntgenkristallografiaa käytetään paljon muun muassa proteiinien rakennetutkimuksessa, jossa pyritään selvittämään proteiinien kolmiulotteista rakennetta. Myoglobiini on ensimmäinen proteiini, jonka rakenne selvitettiin röntgenkristallografisesti (Cambridge vuonna 1959). Mallinnetut proteiinit tallennetaan muun muassa Internetin vapaaseen Protein Data Bank-tietokantaan. Myös epäorgaanisia kiteitä, kuten suprajohteita, voidaan tutkia röntgenkristallografialla. Supramolekulaarinen kemia
Supramolekyylikemialla on monenlaisia käytännön sovellutuksia. Tutkimustuloksia sovelletaan varsinkin nanotieteessä. Molekyyli voi esimerkiksi toimia ikään kuin anturina, joka auttaa solun rakenteen kuvantamisessa. Professori Kari Rissasen tutkimusryhmä on kehittänyt molekyylin, joka yhdistyessään pyrofosfaattiin fluoresoi voimakkaasti ja pystytään sen jälkeen havaitsemaan elävistä soluista fluoresenssimikroskopian avulla. Uusi sensorimolekyyli pyrosfosfaatin havainnointiin. Evoluutio
Todisteita yhteisestä polveutumisesta on hiljattain tullut organismien biokemiallisten yhtäläisyyksien tutkimisesta. Esimerkiksi, kaikki elävät solut käyttävät samaa yksinkertaista nukleotidien ja aminohappojen joukkoa. Molekyyligenetiikan kehittyminen on paljastanut merkit, jotka evoluutio on jättänyt organismien genomeihin: mutaatioiden tuottaman molekyylikellon avulla voidaan määrittää milloin lajit erosivat toisistaan. Esimerkiksi, DNA-jaksojen vertailun kautta tiedetään, että ihmiset ja simpanssit jakavat 98 % genomeistaan – eroavien osien tutkiminen antaa tietoa siitä, milloin näiden lajien yhteinen esivanhempi eli. Venkatraman Ramakrishnan
Venkatraman Ramakrishnan (s. 1952 Chidambaram, Tamil Nadu, Intia ) on intialaissyntyinen Yhdistyneessä kuningaskunnassa asuva biokemisti. Ramakrishnan sai Nobelin kemianpalkinnon vuonna 2009 ribosomeja koskevista tutkimuksistaan. Hän jakoi palkinnon Thomas A. Steitzin ja Ada E. Yonathin kanssa. Galliummangaaninitridi
Galliummangaaninitridi on sukulaisseos galliummangaaniarsenidiin (GaMnAs) nähden kemiallisesti stabiilimpi ja kestävämpi. Suurimmat ongelmatekijät kuitenkin piilevät sen valmistuksessa. Liiallinen Mn-lisäys voi aiheuttaa absorption lisääntymistä, jolloin sen optiset säteilyominaisuudet, esimerkiksi säteilyemissio ja luminesenssi heikkenevät. Mn-ylimäärä voi myös aiheuttaa kiteen hilarakenteen haurastumista, koska se voi levitä nanokoossa myös kolmiulotteisesti aiheuttaen joko viiruja tai mangaaniyhdisteiden saostumista. Rakennevaurioiden estämiseksi kiderakennetta täytyy tutkia Raman-sironnalla sekä elektroni- ja röntgendiffraktiolla. Ramansironta
Värähtely- ja pyörimissiirtymien lisäksi ramansirontaa voi syntyä elektronisten siirtymien yhteydessä. Franco Rasetti havaitsi ensimmäisenä elektronisen Ramanin ilmiön typpimonoksidilla (NO). Ydinmagneettinen resonanssispektroskopia
Ydinten prekessiota kutsutaan Larmorin prekessioksi ja se tapahtuu kulmataajuudella Ramansironta
Molekyyliin syntyvä dipolimomentti ei tavallisesti ole samansuuntainen sähkökentän kanssa. Tällöin yhtälössä "μ" = "α E" pitää "α" tulkita tensoriksi, joka on matriisimuodossa
Tämä polaroituvuustensori on symmetrinen, eli "α" = "α", "α" = "α" ja "α" = "α". Kvanttimekaniikassa ramansironta on mahdollista, jos jokin tensorin komponenteista muuttuu molekyylin liikkuessa. Ryhmäteorian mukaan värähtely voi synnyttää ramansiirtymän, jos jokin polaroituvuuden komponentti kuuluu samaan symmetrialajiin kuin värähtely. Komponenttien symmetrialajit ilmoitetaan molekyylin pisteryhmän karakteritaulukossa. Akridiinioranssi
Akridiinioranssia käytetään biologississa ja biokemiallisissa tutkimuksissa värjäävänä reagenssina. Sillä voidaan värjätä muun muassa bakteerisoluja ja nukleiinihappoja. DNA:n ja väriaineen muodostama kompleksi fluoresoi vihreänä ja RNA:n ja akridiinioranssin muodostaman kompleksin fluoresenssi on punaisella aallonpituudella. Tähän tarkoitukseen akridiinioranssia käytetään muun muassa fluoresenssimikroskopiassa ja sytometriassa. Akridiinioranssi värjää puuvillan oranssiksi. Raskaus
Vuonna 2018 on kehitetty uusi massaspektrometriaan perustuva testausmenetelmä, jolla voidaan tarkistaa raskaana olevan naisen verestä 696 kemikaalia kerralla. Testissä etsitään orgaanisia happoja joissa on vähintään yksi ionisoituva protoni. Tällaisia käytetään laajasti hyönteismyrkyissä ja kuluttajatuotteissa. Joillain testin löytämillä yhdisteillä on kehossa hormonin kaltaisia vaikutuksia, tällaisia hormonihäiriköitä ovat esimerkiksi bisfenoli A, metyyliparabeeni ja triklosaani. Osa yhdisteistä on haitallisia kehittyvälle sikiölle. Kemiluminesenssi
Kemiluminesenssissä jokaista molekyyliä kohti vapautuu yksi fotoni eli Avogadron vakion verran per mooli ainetta.
Esimerkiksi yleisesti käytetty luminoli (5-Amino-2,3-dihydro-1,4-ftaaliatsiinidioni) yhdistettynä johonkin hapettavaan aineeseen muodostaa virittyneen yhdisteen, jonka energia vapautuu valon muodossa. Kvanttikemia
Valenssisidosteoria tarkastelee yksittäisiä sidoksia. Siinä vierekkäisten atomien orbitaalit peittävät toisiaan ja elektronit, jotka sijaitsevat orbitaaleilla, keskittyvät muodostuville sidosorbitaaleille. Täten elektronit lokalisoituvat tiettyyn sidokseen. Malli toimii useimmissa kaksiatomisissa molekyyleissä, mutta tätä suuremmissa teoriaa joudutaan laajentamaan hybridiorbitaaleihin. Röntgentutkimus
Kaivosteollisuudessa ja alkuainemäärityksessä perinteisesti käytetty röntgenfluoresenssispektroskopia (XRF, X-Ray Fluorescence) eroaa laitteistoltaan ja kuvausperiaatteeltaan tavallisesta röntgenkuvauksesta. XRF:ssä tutkittavaan kohdettä säteytetään röntgensäteillä kuten normaalissa kuvauksessa, mutta ilmaisimet tutkivat kohdeaineen karakteristista säteilyä. Eri alkuaineet lähettävät erisuuruista diskreettiä energiaa karakteristisena säteilynä, joten alkuaineet voidaan tunnistaa tarkasti. Galliummangaaninitridi
Valmistuksessa käytetään usein apuna plasma-avusteista molekyylisäde-epitaksia (Plasma-Assisted Molecular Beam Epitaxy), jolla kiteen kokoa pyritään kasvattamaan ja jolla muokataan muodostuneen kalvon pintaominaisuuksia laserin ohella. Lisäksi GaMnN-kalvon valmistuksessa käytetään usein joko puskureita (yleensä alumiininitridiä (AlN)) tai substraatti käsitellään kultapäällysteellä. Lisäaineiden käytöllä pyritään vähentämään substraatti-kalvovuorovaikutuksia sekä estämään epäpuhtauksien muodostumista ja pahimmassa tapauksessa kalvon halkeilua. Kombinatoriaalinen kemia
Kombinatoriaalista kemiaa käytetään erityisesti lääkekehityksessä, kun tarkoituksena on mahdollisimman moninaisen molekyylikirjaston luominen. Tällöin pyritään löytämään vaikutuskohteeseen sitoituvia molekyylejä eli ligandeja. Kombinatoriaalisella kemialla voidaan myös luoda kohdennettuja molekyylikirjastoja, kun pyritään optimoimaan vaikutuskohteeseen sitoutuvan molekyylin rakenne. Henrik Kunttu
Osa professori Kuntun tutkimuksesta liittyy läheisesti nanotieteisiin. Hän on tutkinut muun muassa molekyylien ja rakenteen pinnalla olevien plasmonien vuorovaikutusta nanometallirakenteissa. Rakennetutkimuksissa hän on soveltanut SNOM-mikroskooppia (Scanning Near-field Microscopy, SNOM) ja spektroskopiaa. Lisäksi hänen tutkimusalaansa kuuluu laskennallinen kemia. Entsyymi
Entsyymikinetiikassa tutkitaan, kuinka entsyymit kiinnittyvät substraattiin ja kuinka ne tuottavat tuotettaan. Entsyymien toimintaa voidaan tutkia lukuisin laboratoriokokein. Entsyymikinetiikassa käytetään hyväksi Leonor Michaelisin ja Maud Mentenin entsyymikinetiikkateoriaa (Michaelis–Menten-kinetiikka). NMR
NMR on molekyylien rakennetutkimuksen perusväline. Se on ainoa menetelmä, jolla nesteeseen liuotetusta molekyylistä voidaan ratkaista sen rakenne ja myös sen kolmiulotteinen avaruusrakenne. NMR-menetelmässä mitattavasta yhdisteestä saadaan spektri, josta nähdään yhdisteen jokaisen atomin kemiallisesta ympäristöstä riippuva resonanssitaajuuden kemiallinen siirtymä ja signaalin intensiteetti (samanlaisten ytimien lukumäärä), sekä jakautuminen (saadaan tietoa muista läheisistä ytimistä ja molekyylin avaruusrakenteesta). Menetelmällä voidaan tutkia myös kiinteitä aineita tai kaasumaisia näytteitä. Rakenteen lisäksi NMR antaa tietoa molekyylien tai niiden osien liiketiloista. Hybridisaatio
Hybridisaatio on kahden tai useamman atomiorbitaalin yhdistyminen yhtä moneksi hybridiorbitaaliksi, joilla on jokaisella sama muoto ja energia. Hybridisaatio selittää molekyyliorbitaalien muotoja, kun hybridiorbitaaleihin sovelletaan VSEPR-teoriaa. Hybridisaatiot ovat keskeinen osa valenssisidosteoriaa, joka mallintaa elektronien sidosvuorovaikutukset lokalisoituneina, toisistaan erillisinä ytimien välisinä vuorovaikutuksina. Teoreettinen kemia
Teoreettinen kemia keskittyy molekyylien ja atomien kvanttimekaanisten mallien kehittämiseen sekä kemiallisten reaktioiden ymmärtämiseen atomi- ja molekyylitasolla. Mallinnusohjelmien avulla tutkitaan esimerkiksi atomitasolla tapahtuvaa polymeerien käyttäytymistä sekä diffuusiota polymeerimembraaneissa ja jalokaasukiteissä. Chandrasekhara Raman
Raman-spektroskopia perustuu Ramanin löytämän Ramanin sironnan käyttöön. Sillä voidaan tutkia kiinteitä, nestemäisiä ja kaasumaisia aineita. Kemiallinen siirtymä
Kemiallinen siirtymä tarkoittaa ydinmagneettisen resonanssiin perustuvassa NMR-spektroskopiassa magneettisen ytimen resonanssitaajuuden muutosta suhteessa vertailunäytteeseen. Siirtymä määritellään tutkittavan materiaalin resonanssitaajuuden ja vertailuyhdisteen resonanssitaajuuden suhteellisena erona ja siitä käytetään tunnusta "δ". Kemiallinen siirtymä riippuu magneettisen ytimen kemiallisesta ympäristöstä, mitä voidaan käyttää hyväksi molekyylien rakennetutkimuksessa. Massaspektrometria
Sekundääristä ionimassaspektrometriaa (SIMS) käytetään ionisoimaan lähinnä kiinteitä aineita. Siinä primääriseksi kutsuttu kohdistettu ionisuihku ionisoi näytteen tuottaen sekundäärisiksi kutsuttuja ioneita. Matalan jännitteen ionisuihkuja käyttäviä SIMS-ionisaattoreita kutsutaan staattisiksi, sillä ne eivät vaurioita näytettä. Dynaamisissa SIMS:eissä suihkut ovat voimakkaampia ja aiheuttavat näytteen eroosiota. SIMS:ejä käytetään erityisesti johtavien pintojen tutkimiseen. Nopeaa atomipommitusta (eng. "fast atom bombardment", FAB) ja LSIMS:iä (eng. "liquid SIMS") käytetään haihtumattomaan liuottimeen liuotetun näytteen tutkimiseen ionisuihkun avulla. Kaasukromatografia
Kaasukromatografia soveltuu hajoamatta haihtuvien yhdisteiden analysointiin. Ionisia yhdisteitä ei voida analysoida. Haihtumattomista yhdisteistä voidaan tehdä haihtuva johdos (derivaatta) ennen kaasukromatografista määritystä. Menetelmää kutsutaan derivoinniksi. Derivoinnissa molekyyliin liitetään jokin ryhmä, joka esimerkiksi parantaa yhdisteen stabiilisuutta tai alentaa sen höyrystymislämpötilaa. Yleisimpiä derivointireaktioita ovat muun muassa metylointi tai silylointi. Esimerkiksi huonosti haihtuvat rasvahapot voidaan derivatisoida metyyliestereiksi liittämällä rasvahappoketjuun metyyliryhmä. Ramansironta
Stokes- ja anti-Stokes-spektriviivojen syntyminen voidaan selittää klassisen fysiikan avulla seuraavasti: Sähkökentän voimakkuus "E" muuttuu ajan myötä seuraavasti:
missä "E" on sähkökentän amplitudi ja "ν" on käytetyn valon taajuus. Jos tätä valoa ohjataan kaksiatomiseen molekyyliin, molekyyliin syntyy dipolimomentti "μ":
missä verrannollisuuskerroin "α" on polaroituvuus. Jos molekyyli värähtelee tai pyörii taajuudella "ν", liikkeeseen liittyvä poikkeama "q" on
missä "q" on liikkeen amplitudi. Pienillä amplitudeilla polaroituvuus riippuu lineaarisesti "q":sta:
Lausekkeessa "α" on polaroituvuus tasapainoasemassa ja derivaatta kuvaa polaroituvuuden muuttumista "q":n muuttuessa, tasapainoasemassa laskettuna. Yhtälöt yhdistämällä saadaan dipolimomentiksi Tunnelointimikroskooppi
Tunnelointimikroskooppi (STM, ) on mikroskooppi, jolla saadaan atomitason kuvia tutkittavista pinnoista. Tunnelointimikroskoopin terävää mittakärkeä liikutetaan sähköä johtavan näytteen pinnan lähellä ja samanaikaisesti laitteistolla kontrolloidaan mittakärjen ja pinnan välistä jännitettä. Muodostuvan tunnelointivirran avulla saadaan kuva näytteen pinnan topografiasta. Tunnelointivirta on vahvasti riippuvainen mittakärjen ja pinnan välisestä etäisyydestä, mutta myös näytteen elektronitiheydestä. Pintatopografian kuvantamisen lisäksi tunnelointimikroskooppia voidaan käyttää myös kiinteiden näytteiden elektronisten ominaisuuksien tutkimiseen, atomimanipulaatioon sekä nanorakenteiden valmistukseen.
Vuonna 1981 IBM:n työntekijät Gerd Binnig ja Heinrich Rohrer keksivät, että elektronien kvanttimekaanista tunnelointi-ilmiötä hyödyntämällä voitaisiin kehittää mikroskooppi, jonka avaruudellinen erotuskyky on erittäin suuri. Tutkijat saivat keksinnöstään fysiikan Nobel-palkinnon vuonna 1986. VSEPR-teoria
VSEPR-teoria () eli elektroniparien repulsioteoria on teoreettisen kemian malli, jota käytetään ennustamaan molekyylien kolmiulotteista muotoa. Se perustuu olettamukseen elektroniparien välisistä repulsiovoimista ja soveltuu erityisesti yksinkertaisten molekyylien muodon ennustamiseen. Taiteen väärentäminen
Pinta-analyysissä käytetään erilaisia valoja ja hiukkaskiihdytintä, eikä teoksesta oteta näytettä. Näyteanalyysissä teoksesta otetaan näyte yleensä näyteruiskulla. Nykyisin käytettäviä teknisiä tutkimuskeinoja ovat esimerkiksi ultraviolettilamppu, infrapunalamppu, röntgenkuva, stereomikroskooppi, tutkimusmikroskooppi, röntgenfluoresenssi, röntgendiffraktio, aktivointianalyysi, autoradiografia, lasermikroanalyysi, pyyhkäisyelektronimikroskooppi, massaspektrometri, vuosilustoanalyysi, valokuvamikrografia sekä röntgen- ja gammasäteily. Ramansironta
Hyperramansironnassa syntyy hyper-Rayleigh-sironta taajuudella 2"ν" sekä hyper-Stokes- ja hyper-anti-Stokes-sironnat taajuuksilla 2"ν" − "ν" ja 2"ν" + "ν", missä "ν" on laserin taajuus ja "ν" on molekyylin viritystaajuus. Tällaisen sironnan aiheuttaa kaksi fotonia. Hyperramansirontaa on vaikea havainnoida, sillä vain noin biljoonasosa alkuperäisestä säteilystä ("ν") muuttuu hyperramansironnaksi (2"ν" ± "ν"). Hyperramansironnan etu on siinä, että valintasäännöt ovat erilaiset kuin tavallisessa ramansironnassa. Hyperramanspektri on mahdollinen, jos hyperpolaroituvuustensorin komponentit muuttuvat molekyylin värähdellessä. Siten on mahdollista havaita sellaisia värähtelyjä, joita ei näy raman- tai infrapunaspektrissä. Ramipriili
Ramipriili on helposti imeytyvä aihiolääke ja metaboloituu ihmisen maksassa esteraasientsyymien vaikutuksesta aktiiviseksi dikarboksyylihapoksi ramiprilaatiksi. Ramiprilaatti on angiotensiinikonvertaasin inhibiittori ja verenpainetta alentava vaikutus perustuu tämän entsyymin toiminnan estämiseen. Angiotensiinikonvertaasin toiminnan estyessä angiotensiinin pilkkoutuminen verisuonia supistaviksi ja siten verenpainetta kohottaviksi lyhyemmiksi peptideiksi vähenee. Myös verenpainetta laskevan peptidin bradykiniinin hajoaminen vähenee angiotensiivikonvertaasin inaktivoituessa. Ramansironta
Yhtälöä "μ" = "αE" tarkemmin ilmaistuna molekyyliin syntyvä dipolimomentti on sarja:
Lausekkeessa "E" on sähkökentän voimakkuus, "α" on polaroituvuus ja "β" ja "γ" ovat ensimmäinen ja toinen hyperpolaroituvuus. Tavallisessa ramanspektroskopiassa, jossa käytetään jatkuvatoimista laseria, toinen ja kolmas termi ovat merkityksettömän pieniä. Vahvat laserpulssit sen sijaan synnyttävät voimakkaan sähkökentän, mikä voi johtaa seuraaviin epälineaarisiin ilmiöihin. Ydinmagneettinen resonanssispektroskopia
Ppm käyttämiseksi kutakin havaittua Larmorin taajuutta ν (Hz tai myös rad s) verrataan "standardin" Larmorin taajuuteen ν, aineeseen, jota esimerkiksi nestenäytteissä yleensä lisätään mitattavan näytteen joukkoon pieni määrä (sisäinen standardi). Standardeja on monia ja yksi yleinen standardi on tetrametyylisilaani (TMS). Standardi tulee ilmoittaa samassa yhteydessä kuin spektrikin esitetään sillä ppm-arvot riippuvat standardista. Standardin oma kemiallinen siirtymä δ spektrissä on 0 ppm. δ muille ydinten signaaleille on Ydinmagneettinen resonanssispektroskopia
NMR:ssä mitattavat molekyylit usein nestemäisiä tai liuotettu nesteeksi. Tekniikalla voidaan myös mitata kiinteitä aineita. Tosin kiinteiden mittaustekniikat ovat usein haastavampia ja saadut mittaustulokset vaikeatulkintaisempia kuin nesteiden NMR-tutkimuksessa. Kiinteiden NMR-tutkimus on siten nesteiden NMR-tutkimusta harvinaisempaa. Poikkeustapauksissa myös kaasuja voidaan tutkia. Wilhelm Ramsay
Kuolan-matkoillaan Ramsay otti runsaasti valokuvia, ja tallessa on n. 500 lasinegatiivia. Hän julkaisi useita alansa tutkimuksia ja otti ensimmäisenä käyttöön nimen Fennoskandia. Hän esitteli ja määritteli nimityksen 1898 julkaistussa teoksessaan "Über die geologische Entwicklung der Halbinsel Kola in der Quartärzeit". Kuolan niemimaalta hän löysi mineraalin, joka sai nimekseen "ramsayiitti", ja näyte löytyy yliopiston kokoelmista. Myöhemmin mineraali on todettu samaksi kuin lorentsiniitti. Ramsayn tutkimukset tukivat myös teoriaa, joka nimesi rantaviivan siirtymisen syyksi maankuoren kohoamisen mannerjäätikön sulamisen jälkeen. Massaspektrometria
MALDI:n muunnelmia ovat muun muassa SALDI (eng. "surface-activated laser desorption ionization"), AP-MALDI (eng. "atmospheric pressure") ja DIOS (eng. "desorption ionization on silicon"), jossa matriisin korvaa kiinteä ja huokoinen silikoni. DIOS:ssa on useita etuja MALDI:iin nähden: sillä kyetään havaitsemaan pienempiä molekyylejä, näytteen valmistus analyysiin on yksinkertaisempaa ja näytteen epäpuhtaudet vaikuttavat menetelmän antamien tulosten tarkkuuteen heikentävästi vielä vähemmän kuin MALDI:ssa. Menetelmää käytetään yleensä 100–3 000 u molekyylien tutkimiseen. DIOS on täydentävä tekniikka MALDI:lle, eikä sen korvaaja. AP-MALDI:ssa näytelevy on ilmakehän paineessa, jolloin näytelevyn vaihtaminen on nopeaa, sillä sitä ei tarvitse asettaa vakuumiin esimerkiksi luukkujen kautta. Amrubisiini
Muiden antrasykliinien tavoin amrubisiinin teho syöpälääkkeenä perustuu toposiosmeraasi II-entsyymin estoon. Tällöin muun muassa syöpäsolujen DNA:n vaurioiden korjaaminen, RNA:n synteesi ja proteiinisynteesi estyvät. Lääke rekisteröitiin Japanissa keuhkosyövän hoitoon vuonna 2002 ja sitä tutkitaan Yhdysvalloissa hyväksyttäväksi harvinaislääkkeeksi keuhkosyövän hoitoon. Yhdisteen syöpäsoluja tuhoavat omianisuudet ovat voimakkaampia kuin useiden muiden antrasykliinien. Amrubisiinin lisäksi myös sen metaboliitti amrubisinoli (CHNO) on lääkeaineena aktiivinen.