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Sonntag, 22.10.2017
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Laserpulse knacken Moleküle

Neue Dimension in der Steuerung chemischer Reaktionen erreicht

Erstmals ist es jetzt in einem Experiment gelungen, mithilfe von polarisationsgeformten ultrakurzen Laserblitzen chemische Reaktionsverläufe mit bisher unerreichter Präzision zu steuern. Das gezielte Zerlegen und Neuformen von Molekülen könnte helfen, eines Tages neue, reinere und schädigungsärmere Medikamente herzustellen.
Polarisationsgeformter Laserpuls

Polarisationsgeformter Laserpuls

Dass Licht polarisiert sein kann, wissen Photographen schon lange. Dass die Polarisation von Licht aber auf einer Zeitskala von Billiardstel
Sekunden gezielt verformt werden kann, ist eine Errungenschaft modernster Lasertechnik, die an der Universität Würzburg erst kürzlich entwickelt wurde. Am Institut für Physik der Universität Kassel führten Prof. Dr. Thomas Baumert und sein Team nun ein wegweisendes Experiment mit Hilfe dieser Technik durch. Die Ergebnisse des Experimentes sind jetzt in der renommierten Zeitschrift "Physical Review Letters" erschienen.

Baumert nutzt das Licht als Werkzeug. Seine Laserpulse sind für ihn ein winziger Lichthammer. Wer bisher ein Molekül, die Verbindung von mindestens zwei Atomen, knacken will, führte meist Wärmeenergie zu. Das Gefüge wird instabiler, beginnt zu wabern, wie eine zuvor geleeartige Suppe, die langsam zum Köcheln gebracht wird. So, wie aus der Suppe irgendwann winzige Tropfen nach oben ausgeworfen werden, fliegt irgendwann ein Bruchstück aus dem wabernden Atomverbund. Damit aber nicht irgendeines, sondern ein ganz bestimmtes Teil, herausgebrochen wird, greift Baumert zu seinem Femto-Laser-Puls. Baumert beschießt den Atomverbund mit einem ersten Lichtblitz und bringt ihn auf diese Weise in Schwingung. Ein zweiter Lichtblitzbricht femtosekundengenau im richtigen Moment den entscheidenden Teil heraus.

Um den richtigen Moment zu finden, bedienen sich die Wissenschaftler eines selbstlernenden Verfahrens, das sich die Regeln der biologischen Evolution zu Nutze macht. So, wie die Natur durch Mutation, Kreuzung oder Klonen ständig versucht, sich zu optimieren, lernt die Laseranlage selbst, ihre Wirkung ständig zu verbessern. Im Lernprozess wird das Licht umgeformt oder zerlegt, so als würde ein Musiker alle Töne, die in einem Knall vereinigt sind, einzeln ausfiltern, um aus ihnen eine Symphonie zu komponieren. Das gezielte Zerlegen und Neuformen von Mo-lekülen, sagt Baumert, könnte zum Beispiel eines Tages helfen, neue, reinere Medikamente herzustellen.
(Universität Kassel, 26.05.2004 - NPO)
 
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