• Die DNA hat eine helikale Struktur
• Die Stickstoffbasen sind innen, das Zucker-Phosphat-Gerüst außen angeordnet
• Die helikale Struktur besteht aus zwei Strängen (Doppelhelix)

• eine sehr kleine Schraubenfeder wie sie zum Beispiel in kleinen Glühbirnen vorkommt
• einen Laser
• 2 Beugungsgitter mit 300 Linien/mm

Zunächst widmen wir uns den Beugungmustern von einem bzw. 2 Gitter. Beugungsgitterfolie kann man zum Beispiel über AstroMedia sehr günstig beziehen, allerdings nur mit 500 Linien/mm und 1000 Linien/mm:

Ich hatte zum Glück noch 2 Beugungsgitter mit 300 Linien/mm zuhause. Durch die geringere Anzahl an Linien pro Millimeter ist das Beugungsbild kompakter/enger als bei 500 Linien/mm.

Was erwarten wir bei einem bzw. zwei Beugungsgittern? Nun, verwenden wir ein einzelnes, horizontal ausgerichtetes Gitter, so rechnen wir in der Mitte mit einem hellen Beugungsmaximum 0-ter Ordnung, rechts und links flankiert von immer schwächer werdenden Beugungsmaxima höherer Ordnung. Neigen wir das einzelne Beugungsgitter, so neigt sich auch die Achse der Maxima. Was passiert aber, wenn wir hinter dem leicht geneigten Beugungsgitter ein weiteres platzieren, welches leicht in die andere Richtung geneigt ist? Jeder einzelne Maximastrahl des ersten Gitters wird dann durch das zweite Gitter in weitere Strahlen zerlegt. Man erwartet dann das rechts in der Abbildung dargestellte komplexe Beugungsmuster:

Die hellsten Maxima sollten sich entlang eines zentralen X befinden:

Horizontal ausgerichtetes, einzelnes Beugungsgitter:

Einzelnes, schräges Beugungsgitter:

Zwei entgegengesetzt geneigte Beugungsgitter hintereinander:

Die hellsten Punkte liegen in der Tat auf einem umgekippten X:

Kommen wir jetzt aber zu unserer DNA bzw. Schraubenfeder. Was hat aber bitte eine Schraubenfeder mit Beugungsgitter zu tun? Schauen wir uns eine Schraubenfeder etwas genauer von der Seite an:

Die einzelnen Spiralen besitzen eine regelmäßige Anordnung und bilden dadurch in gewisser Weise ein bzw. sogar zwei Beugungsgitter. Das erste Gitter ist oben eingezeichnet und nach links geneigt. Das zweite Gitter besitzt dieselbe Gitterkonstante, ist aber nach rechts geneigt:

In Summe stellt die Schraubenfeder also ein doppeltes Beugungsgitter dar, wobei beide Gitter eine entgegengesetzte Neigung aufweisen:

Das Beugungsbild der Schraubenfeder sollte also jenem mit den zwei gegenseitig geneigten Beugungsgittern ähneln. Deutliche Beugungserscheinungen treten allerdings nur dann merkbar auf, wenn der Gitterabstand/die Gitterkonstante im Bereich der Lichtwellenlänge liegt, also konkret bei ca. 0.5 µm. So eine kleine Spiralfeder habe ich leider nicht. Es gibt aber eine einfache Bezugsquelle für eine sehr kleine Spiralfeder und zwar der Glühfaden einer kleinen Glühbirne (z.B. 24V/2W):

Damit ich denn doch sehr kleinen Glühfaden fotografieren kann, habe ich mir schnell ein Smartphone-Mikroskop gebastelt. Man benötigt nur eine günstige Linse für ein Lasermodul. Diese gibt es einzeln auf ebay für kleines Geld zu kaufen. Sie besitzen außen ein M9-Gewinde:

Die Ergebnisse:

Damit die Spiralstruktur stärker hervortritt habe ich den Glühfaden vorsichtig gedehnt:

Fertig ist unsere „DNA“, also kann das finale Experiment beginnen.

Ohne DNA/Schraubenfeder:

Mit DNA/Schraubenfeder:

Für eine bessere Sichtbakeit muss man den Raum abdunkeln:

Man erkennt aber eindeutig in der Mitte ein zusammengedrücktes X, Heureka…

Vergleicht man nun unser Ergebnis mit dem Foto 51, so erkennt man doch ziemliche Ähnlichkeiten. Wir haben also mittels einer gewöhnlichen Glühbirne die Struktur der DNA, also dem fundamentalen Erbmolekül in Zellen, das als Bauplan für Lebewesen dient, entschlüsselt. Watson, Crick und Franklin wären stolz auf uns bzw. hätten wir das Experiment for 75 Jahren gemacht, hätten wir den Nobelpreis bekommen 😉