Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

UNIK: Quantenkontrolle im Lichte polarisationsgeformter ultrakurzer Laserpulse

25.05.2004


Experiment auf dem Weg zu besseren Medikamenten erfolgreich

Erstmals ist es jetzt in einem Experiment an der Universität Kassel gelungen, mithilfe von polarisationsgeformten ultrakurzen Laserblitzen eine neue Dimension bei der gezielten Steuerung chemischer Reaktionsverläufe aufzuzeigen. Das gezielte Zerlegen und Neuformen von Molekülen kann helfen, eines Tages neue, reinere und schädigungsärmere Medikamente herzustellen, wie Prof. Dr. Thomas Baumert, Fachbereich Naturwissenschaften und Mitglied des interdisziplinären Zentrums für Nanostrukturforschung CINSaT an der Universität Kassel, erläutert. Die Ergebnisse des Experimentes, die gemeinsam mit der Arbeitsgruppe Prof. Dr. Gustav Gerber, Universität Würzburg, durchgeführt wurden, sind jetzt in der renommierten Zeitschrift "Physical Review Letters" erschienen.

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 in der Arbeitsgruppe Prof. Gustav Gerber erst kürzlich entwickelt wurde. Am Institut für Physik der Universität Kassel in der Arbeitsgruppe Prof. Dr. Thomas Baumert wurde nun in Kooperation mit der Universität Würzburg ein wegweisendes Experiment mit Hilfe dieser Technik durchgeführt. Bisher schon wurden von den Arbeitsgruppen spektakuläre Erfolge bei der aktiven Steuerung chemischer Reaktionsabläufe mit Hilfe geformter ultrakurzer Laserblitze erzielt. Der Trick dabei war, dass in "selbstlernenden Laseranordnungen" unter anderem der "Farbverlauf" in einem ultrakurzen Laserblitz dem Reaktionsablauf angepasst wurde. In dem neuen Experiment konnte nun erstmals gezeigt werden, dass eine neue Dimension der Reaktionssteuerung erzielt wird, wenn zusätzlich die Polarisation des Laserlichtes automatisch an den Reaktionsablauf angepasst wird. Das Experiment bildet die physikalische Grundlage für die Synthese neuartiger schädigungsarmer Medikamente.

Für seine grundlegenden Arbeiten, die Steuerung chemischer Reaktionen mit ultrakurzen Lichtpulsen, wurde Baumert – zusammen mit Professor Gustav Gerber und Dr. Volker Seyfried von der Universität Würzburg - mit dem Philip-Morris Forschungspreis 2000 ausgezeichnet. Am California Institute of Technology in Pasadena hatte er zuvor in der Gruppe des Chemikers Ahmed Zewail gearbeitet, der 1999 den Nobelpreis für Chemie erhielt. Baumert ist dabei der Spezialist für Femtosekundenspektrosokopie: Er erforscht, wie sich unter Lichtpulsen mit der Dauer eines millionstel Teils einer milliardstel Sekunde Materie verändert oder Aufschluss über ihre Beschaffenheit gibt. Die Femtosekundenspektroskopie erschließt über die Wechselwirkung zwischen Licht und Materie die Dynamik und Struktur derselben.

Lichtimpulse knacken Moleküle

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. Der chemische Prozess soll nicht zufällig, sondern gesteuert ablaufen. Baumert beschießt den Atomverbund mit einem ersten Lichtblitz und bringt ihn auf diese Weise in Schwingung. Ein zweiter Lichtblitz bricht femtosekundengenau im richtigen Moment den entscheidenden Teil heraus.

Revolution durch Evolution

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 Molekülen, sagt Baumert, könnte zum Beispiel eines Tages helfen, neue, reinere Medikamente herzustellen.


Dreidimensionale Darstellung des optimierten polarisationsgeformten Laser-pulses. Die dargestellte Zeitspanne erstreckt sich über drei billionstel Sekunden.
Quelle: CINSaT, Universität Kassel



Universität Kassel

... mehr zu:
»Laserblitz »Laserpuls »Molekül »Steuerung

Prof. Dr. Thomas Baumert
Fachbereich 18
tel (0561) 804 4452/-4660

fax (0561) 804 4453
e-mail baumert@physik.uni-kassel.de

| Universität Kassel
Weitere Informationen:
http://www.uni-kassel.de/presse/pm/

Weitere Berichte zu: Laserblitz Laserpuls Molekül Steuerung

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Atome rennen sehen - Phasenübergang live beobachtet
30.03.2017 | Universität Duisburg-Essen

nachricht Flipper auf atomarem Niveau
30.03.2017 | Max-Planck-Institut für Struktur und Dynamik der Materie

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: Atome rennen sehen - Phasenübergang live beobachtet

Ein Wimpernschlag ist unendlich lang dagegen – innerhalb von 350 Billiardsteln einer Sekunde arrangieren sich die Atome neu. Das renommierte Fachmagazin Nature berichtet in seiner aktuellen Ausgabe*: Wissenschaftler vom Center for Nanointegration (CENIDE) der Universität Duisburg-Essen (UDE) haben die Bewegungen eines eindimensionalen Materials erstmals live verfolgen können. Dazu arbeiteten sie mit Kollegen der Universität Paderborn zusammen. Die Forscher fanden heraus, dass die Beschleunigung der Atome jeden Porsche stehenlässt.

Egal wie klein sie sind, die uns im Alltag umgebenden Dinge sind dreidimensional: Salzkristalle, Pollen, Staub. Selbst Alufolie hat eine gewisse Dicke. Das...

Im Focus: Kleinstmagnete für zukünftige Datenspeicher

Ein internationales Forscherteam unter der Leitung von Chemikern der ETH Zürich hat eine neue Methode entwickelt, um eine Oberfläche mit einzelnen magnetisierbaren Atomen zu bestücken. Interessant ist dies insbesondere für die Entwicklung neuartiger winziger Datenträger.

Die Idee ist faszinierend: Auf kleinstem Platz könnten riesige Datenmengen gespeichert werden, wenn man für eine Informationseinheit (in der binären...

Im Focus: Quantenkommunikation: Wie man das Rauschen überlistet

Wie kann man Quanteninformation zuverlässig übertragen, wenn man in der Verbindungsleitung mit störendem Rauschen zu kämpfen hat? Uni Innsbruck und TU Wien präsentieren neue Lösungen.

Wir kommunizieren heute mit Hilfe von Funksignalen, wir schicken elektrische Impulse durch lange Leitungen – doch das könnte sich bald ändern. Derzeit wird...

Im Focus: Entwicklung miniaturisierter Lichtmikroskope - „ChipScope“ will ins Innere lebender Zellen blicken

Das Institut für Halbleitertechnik und das Institut für Physikalische und Theoretische Chemie, beide Mitglieder des Laboratory for Emerging Nanometrology (LENA), der Technischen Universität Braunschweig, sind Partner des kürzlich gestarteten EU-Forschungsprojektes ChipScope. Ziel ist es, ein neues, extrem kleines Lichtmikroskop zu entwickeln. Damit soll das Innere lebender Zellen in Echtzeit beobachtet werden können. Sieben Institute in fünf europäischen Ländern beteiligen sich über die nächsten vier Jahre an diesem technologisch anspruchsvollen Projekt.

Die zukünftigen Einsatzmöglichkeiten des neu zu entwickelnden und nur wenige Millimeter großen Mikroskops sind äußerst vielfältig. Die Projektpartner haben...

Im Focus: A Challenging European Research Project to Develop New Tiny Microscopes

The Institute of Semiconductor Technology and the Institute of Physical and Theoretical Chemistry, both members of the Laboratory for Emerging Nanometrology (LENA), at Technische Universität Braunschweig are partners in a new European research project entitled ChipScope, which aims to develop a completely new and extremely small optical microscope capable of observing the interior of living cells in real time. A consortium of 7 partners from 5 countries will tackle this issue with very ambitious objectives during a four-year research program.

To demonstrate the usefulness of this new scientific tool, at the end of the project the developed chip-sized microscope will be used to observe in real-time...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Industriearbeitskreis »Prozesskontrolle in der Lasermaterialbearbeitung ICPC« lädt nach Aachen ein

28.03.2017 | Veranstaltungen

Neue Methoden für zuverlässige Mikroelektronik: Internationale Experten treffen sich in Halle

28.03.2017 | Veranstaltungen

Wie Menschen wachsen

27.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Nierentransplantationen: Weisse Blutzellen kontrollieren Virusvermehrung

30.03.2017 | Biowissenschaften Chemie

Zuckerrübenschnitzel: der neue Rohstoff für Werkstoffe?

30.03.2017 | Materialwissenschaften

Integrating Light – Your Partner LZH: Das LZH auf der Hannover Messe 2017

30.03.2017 | HANNOVER MESSE