Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Physiker wollen Elektronentransport an Metalloberflächen steuern

09.05.2001



Einen Katalysator am Auto hat heute fast jeder. Doch wie erfunktioniert, das weiß fast keiner. Seine Fähigkeiten zur Abgasreinigungverdankt ein Katalysator chemischen Reaktionen, die auf der Oberflächevon kleinen Metallpartikeln ablaufen. Physiker von der Universität Würzburgerforschen die grundlegenden Mechanismen, die solche Reaktionen ablaufenlassen.

Die hohe Reaktivität von Metallpartikel-Oberflächen werde heute durch unterschiedliche Mechanismen erklärt, so Dr. Walter Pfeiffer vom Physikalischen Institut. Zum Beispiel können die beweglichen Elektronen im Metall die Reaktivität bestimmen: Wenn sie Energie zugeführt bekommen und dadurch angeregt werden, können sie an der Metalloberfläche Reaktionen auslösen oder beeinflussen. Trifft ein aus dem Metall kommendes Elektron auf ein auf der Oberfläche gebundenes Molekül, dann verändert sich dessen Bindungscharakter und damit auch seine Reaktivität.

Damit es so weit kommen kann, muss das Elektron mehr Energie besitzen als die anderen Elektronen. Allerdings überträgt sich die überschüssige Energie eines Elektrons in einem Metall unglaublich schnell auf die anderen Elektronen: Dafür sind nur wenige Femtosekunden nötig, wobei eine Femtosekunde dem millionsten Teil einer milliardstel Sekunde entspricht.

Neben der sehr kurzen Lebensdauer der angeregten Elektronen bestimmt aber noch ein weiterer Faktor die Wahrscheinlichkeit, dass ein Elektron eine Reaktion auslösen kann, nämlich sein Transport zur Metalloberfläche hin oder von ihr weg. Anders als die Energieabgabe der Elektronen verstehen die Forscher diese Transportvorgänge heute noch nicht gut genug.

Die Arbeitsgruppe von Dr. Pfeiffer setzt in ihrem von der Deutschen Forschungsgemeinschaft geförderten Projekt laserspektroskopische Methoden ein, um den Transport angeregter Elektronen an Metallgrenzflächen zeitaufgelöst zu verfolgen. Die Elektronen in der Metallschicht werden durch einen ultrakurzen Lichtblitz von nur 20 Femtosekunden Dauer angeregt. Ein zweiter, etwas später eingestrahlter Blitz beeinflusst die vom ersten Lichtblitz angeregten Elektronen und verändert so den elektrischen Strom, der durch den ersten Lichtimpuls in Gang gesetzt wurde. Dadurch erhalten die Physiker Informationen über den Elektronentransport an Metalloberflächen.

Die sehr starken elektrischen Felder, die in einem ultrakurzen Lichtblitz auftreten, bieten laut Dr. Pfeiffer auch die faszinierende Möglichkeit, den Elektronentransport zu steuern: "Wenn es gelingt, durch die Eigenschaften des Lichtimpulses den Elektronentransport zu steuern, dann erlaubt das auch die Steuerung der Reaktion, die durch den Elektronentransport angestoßen wird." Das sei besonders interessant im Hinblick auf Anwendungen, wie zum Beispiel im Bereich der molekularen Elektronik. Die Eigenschaften eines Lichtimpulses können dann zur Kontrolle elektronischer Schaltvorgänge eingesetzt werden.

Weitere Informationen: Dr. Walter Pfeiffer, T (0931) 888-5753, Fax (0931) 888-4906, E-Mail: 
pfeiffer@physik.uni-wuerzburg.de

Robert Emmerich | idw

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Maschinelles Lernen im Quantenlabor
19.01.2018 | Universität Innsbruck

nachricht Seltsames Verhalten eines Sterns offenbart Schwarzes Loch, das sich in riesigem Sternhaufen verbirgt
17.01.2018 | ESO Science Outreach Network - Haus der Astronomie

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Maschinelles Lernen im Quantenlabor

Auf dem Weg zum intelligenten Labor präsentieren Physiker der Universitäten Innsbruck und Wien ein lernfähiges Programm, das eigenständig Quantenexperimente entwirft. In ersten Versuchen hat das System selbständig experimentelle Techniken (wieder)entdeckt, die heute in modernen quantenoptischen Labors Standard sind. Dies zeigt, dass Maschinen in Zukunft auch eine kreativ unterstützende Rolle in der Forschung einnehmen könnten.

In unseren Taschen stecken Smartphones, auf den Straßen fahren intelligente Autos, Experimente im Forschungslabor aber werden immer noch ausschließlich von...

Im Focus: Artificial agent designs quantum experiments

On the way to an intelligent laboratory, physicists from Innsbruck and Vienna present an artificial agent that autonomously designs quantum experiments. In initial experiments, the system has independently (re)discovered experimental techniques that are nowadays standard in modern quantum optical laboratories. This shows how machines could play a more creative role in research in the future.

We carry smartphones in our pockets, the streets are dotted with semi-autonomous cars, but in the research laboratory experiments are still being designed by...

Im Focus: Fliegen wird smarter – Kommunikationssystem LYRA im Lufthansa FlyingLab

• Prototypen-Test im Lufthansa FlyingLab
• LYRA Connect ist eine von drei ausgewählten Innovationen
• Bessere Kommunikation zwischen Kabinencrew und Passagieren

Die Zukunft des Fliegens beginnt jetzt: Mehrere Monate haben die Finalisten des Mode- und Technologiewettbewerbs „Telekom Fashion Fusion & Lufthansa FlyingLab“...

Im Focus: Ein Atom dünn: Physiker messen erstmals mechanische Eigenschaften zweidimensionaler Materialien

Die dünnsten heute herstellbaren Materialien haben eine Dicke von einem Atom. Sie zeigen völlig neue Eigenschaften und sind zweidimensional – bisher bekannte Materialien sind dreidimensional aufgebaut. Um sie herstellen und handhaben zu können, liegen sie bislang als Film auf dreidimensionalen Materialien auf. Erstmals ist es Physikern der Universität des Saarlandes um Uwe Hartmann jetzt mit Forschern vom Leibniz-Institut für Neue Materialien gelungen, die mechanischen Eigenschaften von freitragenden Membranen atomar dünner Materialien zu charakterisieren. Die Messungen erfolgten mit dem Rastertunnelmikroskop an Graphen. Ihre Ergebnisse veröffentlichen die Forscher im Fachmagazin Nanoscale.

Zweidimensionale Materialien sind erst seit wenigen Jahren bekannt. Die Wissenschaftler André Geim und Konstantin Novoselov erhielten im Jahr 2010 den...

Im Focus: Forscher entschlüsseln zentrales Reaktionsprinzip von Metalloenzymen

Sogenannte vorverspannte Zustände beschleunigen auch photochemische Reaktionen

Was ermöglicht den schnellen Transfer von Elektronen, beispielsweise in der Photosynthese? Ein interdisziplinäres Forscherteam hat die Funktionsweise wichtiger...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Kongress Meditation und Wissenschaft

19.01.2018 | Veranstaltungen

LED Produktentwicklung – Leuchten mit aktuellem Wissen

18.01.2018 | Veranstaltungen

6. Technologie- und Anwendungsdialog am 18. Januar 2018 an der TH Wildau: „Intelligente Logistik“

18.01.2018 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Rittal vereinbart mit dem Betriebsrat von RWG Sozialplan - Zukunftsorientierter Dialog führt zur Einigkeit

19.01.2018 | Unternehmensmeldung

Open Science auf offener See

19.01.2018 | Geowissenschaften

Original bleibt Original - Neues Produktschutzverfahren für KFZ-Kennzeichenschilder

19.01.2018 | Informationstechnologie