Laserlicht hilft beim Messen des Ionisationspotenzials von Astat Laserschubs für Elektronen - scinexx | Das Wissensmagazin
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Laserschubs für Elektronen

Laserlicht hilft beim Messen des Ionisationspotenzials von Astat

Laserschubs für Elektronen © Pascal Naubereit / JGU

Das was hier so bunt leuchtet, ist kein Kunstwerk oder Lichtinstallation, sondern ein Teil eines Analysegeräts. Mit ihm können Forscher Atome ihrer Elektronen berauben und so Ionen erzeugen. Eine solche Laser-Resonanz-Ionisation haben Mainzer Forscher genutzt, um die Ionisationsenergie des rätselhaftesten und seltensten Elements der Erde zu ermitteln: des Astats.

Das radioaktive Element Astat, dessen Namen sich aus dem griechischen Wort für instabil ableitet, kommt auf der Erde so selten vor, dass es kaum erforscht und daher nur wenig darüber bekannt ist. Dem Physiker Sebastian Rothe von der Universität Mainz ist es erst vor kurzem erstmals gelungen, das Ionisationspotenzial und damit eine der wichtigsten Eigenschaften des seltenen Elements zu bestimmen. Das Ionisationspotenzial wird auch als Bindungsenergie bezeichnet und gibt an, welche Energie nötig ist, um ein Elektron aus der äußeren Schale des Atoms zu entfernen. Es bestimmt das gesamte chemische Bindungsverhalten des Elements.

Die Messungen wurden am europäischen Kernforschungszentrum CERN bei Genf mit speziellen Lasern durchgeführt. Bei der sogenannten „Laser-Resonanz-Ionisation für Spektroskopie in selektiven Anwendungen wird dem äußerste Valenzelektron eines Atoms mit Laserlicht stufenweise Energie zugeführt. Dieser Energieschubs katapultiert das Elektron jeweils auf eine höhere, weiter außen liegende Bahn. Irgendwann ist die zugeführte Energie so große, dass das Elektron komplett herausgeschlagen wird. Das Atom wird zum Ion. Die Energie, die dafür benötigt wird, entspricht dem Ionisationspotenzial. Diese Aufnahme zeigt ein Detail eines aktiven Lasermediums bei einer solchen Messung.

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