Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Laserkühlung steht vor neuen Anwendungen

15.02.2016

Cool! Chemische Verbindungen aus mehr als zwei Atomen lassen sich mittels Laserbestrahlung kühlen – das haben Forscher aus Marburg und dem russischen Sankt Petersburg aufgrund theoretischer Überlegungen herausgefunden. Bislang galt es als ausgemacht, dass Laserkühlung nur bei Molekülen funktioniert, die aus zwei Atomen bestehen; stimmt nicht!, folgern Professor Dr. Robert Berger und Dr. Timur Isaev aus ihren Ergebnissen, die sie in der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift „Physical Review Letters“ veröffentlichen.

Wärme lässt sich mikroskopisch als Bewegung von Teilchen beschreiben; beim Kühlen werden diese abgebremst. „‘Kalte Moleküle‘ versprechen eine Fülle von Anwendungen, von der Grundlagenforschung bis zur Quanteninformatik“, erklärt Mitverfasser Robert Berger, der Theoretische Chemie an der Philipps-Universität lehrt.


Zum Einfrieren geeignet? (komplette BU:

(Abb.: Autoren und Hauke Westemeier)

Bei der Laserkühlung nutzt man aus, dass Licht einen Impuls übertragen kann. Trifft ein Lichtteilchen auf ein Atom, so kann es von diesem aufgenommen werden. Durch den so genannten Dopplereffekt lässt sich erreichen, dass Atome überwiegend Lichtteilchen absorbieren, die ihnen entgegen kommen. Der dabei übertragene Bewegungsimpuls bremst die Atome ab.

„Atome in der Gasphase kann man mittlerweile nahezu perfekt unter Kontrolle bringen und fast auf den absoluten Temperaturnullpunkt abkühlen“, erläutert Berger. Bei Molekülen hingegen ist die Laserkühlung durch Dopplereffekt bislang nur gelungen, wenn sie aus zwei Atomen bestehen, etwa Strontiumfluorid (chemische Summenformel SrF) oder Yttriumoxid (YO). Denn Moleküle können sich nicht nur im Raum bewegen; vielmehr sind ihre Bestandteile auch gegeneinander beweglich.

Die Autoren zeigen, dass es entgegen bisheriger Annahmen möglich ist, das Schema der Dopplerkühlung auch auf Moleküle mit mehr als zwei Atomen zu übertragen. „Der Trick dabei ist: Man muss Moleküle mit einsamen Elektronen verwenden, die nicht zur chemischen Bindung beitragen“, führt Berger aus.

Berger und Isaev identifizierten mehr-atomige Moleküle, deren elektronische Situation derjenigen von zwei-atomigen Verbindungen gleicht, die sich durch Laser kühlen lassen. Beispiele für die gefundenen polyatomaren Moleküle sind Kalziummonohydroxid (CaOH) und Monomethylmagnesium (MgCH3). Die Autoren sind jetzt gespannt, ob sich ihre theoretischen Befunde experimentell bestätigen: „Wir hoffen natürlich, dass Experimentatoren unsere Vorschläge zeitnah aufgreifen“, sagt Berger.

Originalpublikation: Timur A. Isaev & Robert Berger: Polyatomic candidates for cooling of molecules with lasers from simple theoretical concepts, Physical Review Letters 116/2016, 063006, DOI http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevLett.116.063006

Weitere Informationen:
Ansprechpartner: Professor Dr. Robert Berger,
Fachbereich Chemie
Tel.: 06421 28-25687
E-Mail: robert.berger@uni-marburg.de

Johannes Scholten | idw - Informationsdienst Wissenschaft
Weitere Informationen:
http://www.uni-marburg.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Pfeilgiftfrösche machen auf „Kommando“ Brutpflege für fremde Kaulquappen
20.09.2017 | Veterinärmedizinische Universität Wien

nachricht Molekulare Kraftmesser
20.09.2017 | Max-Planck-Institut für Biochemie

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Tiny lasers from a gallery of whispers

New technique promises tunable laser devices

Whispering gallery mode (WGM) resonators are used to make tiny micro-lasers, sensors, switches, routers and other devices. These tiny structures rely on a...

Im Focus: Wundermaterial Graphen: Gewölbt wie das Polster eines Chesterfield-Sofas

Graphen besitzt extreme Eigenschaften und ist vielseitig verwendbar. Mit einem Trick lassen sich sogar die Spins im Graphen kontrollieren. Dies gelang einem HZB-Team schon vor einiger Zeit: Die Physiker haben dafür eine Lage Graphen auf einem Nickelsubstrat aufgebracht und Goldatome dazwischen eingeschleust. Im Fachblatt 2D Materials zeigen sie nun, warum dies sich derartig stark auf die Spins auswirkt. Graphen kommt so auch als Material für künftige Informationstechnologien infrage, die auf der Verarbeitung von Spins als Informationseinheiten basieren.

Graphen ist wohl die exotischste Form von Kohlenstoff: Alle Atome sind untereinander nur in der Ebene verbunden und bilden ein Netz mit sechseckigen Maschen,...

Im Focus: Hochautomatisiertes Fahren bei Schnee und Regen: Robuste Warnehmung dank intelligentem Sensormix

Schlechte Sichtverhältnisse bei Regen oder Schnellfall sind für Menschen und hochautomatisierte Fahrzeuge eine große Herausforderung. Im europäischen Projekt RobustSENSE haben die Forscher von Fraunhofer FOKUS mit 14 Partnern, darunter die Daimler AG und die Robert Bosch GmbH, in den vergangenen zwei Jahren eine Softwareplattform entwickelt, auf der verschiedene Sensordaten von Kamera, Laser, Radar und weitere Informationen wie Wetterdaten kombiniert werden. Ziel ist, eine robuste und zuverlässige Wahrnehmung der Straßensituation unabhängig von der Komplexität und der Sichtverhältnisse zu gewährleisten. Nach der virtuellen Erprobung des Systems erfolgt nun der Praxistest, unter anderem auf dem Berliner Testfeld für hochautomatisiertes Fahren.

Starker Schneefall, ein Ball rollt auf die Fahrbahn: Selbst ein Mensch kann mitunter nicht schnell genug erkennen, ob dies ein gefährlicher Gegenstand oder...

Im Focus: Ultrakurze Momentaufnahmen der Dynamik von Elektronen in Festkörpern

Mit Hilfe ultrakurzer Laser- und Röntgenblitze haben Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Quantenoptik (Garching bei München) Schnappschüsse der bislang kürzesten Bewegung von Elektronen in Festkörpern gemacht. Die Bewegung hielt 750 Attosekunden lang an, bevor sie abklang. Damit stellten die Wissenschaftler einen neuen Rekord auf, ultrakurze Prozesse innerhalb von Festkörpern aufzuzeichnen.

Wenn Röntgenstrahlen auf Festkörpermaterialien oder große Moleküle treffen, wird ein Elektron von seinem angestammten Platz in der Nähe des Atomkerns...

Im Focus: Ultrafast snapshots of relaxing electrons in solids

Using ultrafast flashes of laser and x-ray radiation, scientists at the Max Planck Institute of Quantum Optics (Garching, Germany) took snapshots of the briefest electron motion inside a solid material to date. The electron motion lasted only 750 billionths of the billionth of a second before it fainted, setting a new record of human capability to capture ultrafast processes inside solids!

When x-rays shine onto solid materials or large molecules, an electron is pushed away from its original place near the nucleus of the atom, leaving a hole...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Höher - schneller - weiter: Der Faktor Mensch in der Luftfahrt

20.09.2017 | Veranstaltungen

Wälder unter Druck: Internationale Tagung zur Rolle von Wäldern in der Landschaft an der Uni Halle

20.09.2017 | Veranstaltungen

7000 Teilnehmer erwartet: 69. Urologen-Kongress startet heute in Dresden

20.09.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Drohnen sehen auch im Dunkeln

20.09.2017 | Informationstechnologie

Pfeilgiftfrösche machen auf „Kommando“ Brutpflege für fremde Kaulquappen

20.09.2017 | Biowissenschaften Chemie

Frühwarnsystem für gefährliche Gase: TUHH-Forscher erreichen Meilenstein

20.09.2017 | Energie und Elektrotechnik