lokalkoncentrationen

Lokalkonzentration bezeichnet die Konzentration einer Substanz in einem definierten lokalen Bereich eines Systems, im Gegensatz zur gesamten Bulk-Konzentration. Der Begriff wird in Chemie, Biochemie, Biologie und Materialwissenschaft verwendet, um zu beschreiben, wie hoch die effektive Menge eines Stoffes in einem mikrostrukturierten Umfeld ist, zum Beispiel in der Nähe eines Enzym-aktiven Ortes, in Poren, entlang einer Membran oder innerhalb eines Makromoleküls.

Ein zentraler Zusammenhang besteht darin, dass Reaktionen oft von der lokalen statt der bulk-Konzentration abhängen. Diffusion, Bindung an Oberflächen oder räumliche Einschränkungen können dazu führen, dass die lokale Konzentration deutlich höher oder niedriger ist. Das Konzept der Lokalkonzenttration erklärt oft höhere Reaktionsraten bei intramolekularen oder benachbarten Gruppenkollisionen, was mit dem Begriff der effektiven Molarlage (effective molarity) verknüpft wird.

Mess- und Schätzmethoden: Fluoreszenzmikroskopie, Einzelmolekül-Tracking, Fluoreszenzkorrelationsspektroskopie (FCS) und FRET ermöglichen Abschätzungen der lokalen Konzentrationen. Theoretisch werden lokalkonzentrierte Felder durch Reaktions-Diffusions-Gleichungen oder Brown’sche Molekulardynamik modelliert.

Anwendungsbereiche: Enzymkatalyse und Substrat-Channeling, Signalleitung in Zellen, Calcium-Nanodomänen, lokale Bindungsprozesse an Membranen; in Materialien: lokale Konzentrationsfelder in porösen Materialien oder an Grenzflächen.

Der Begriff ist kontextabhängig und variiert je nach Fachgebiet; er betont die Bedeutung räumlicher Heterogenität gegenüber globalen Konzentrationen.