Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Präzisionschemie mit Laserwerkzeugen

29.04.2014

Forscher der Universität Jena und der TU Wien „sezieren“ Moleküle mit Ultrakurzpulslasern

Was passiert, wenn ein ultrakurzer Laserpuls auf ein bestimmtes Molekül trifft? Wenn sich binnen weniger Femtosekunden eine große Menge Energie an einem winzigen Punkt entlädt? Und wie lässt sich dieses dynamische Zusammentreffen von Lichtteilchen und Materie kontrollieren?


Prof. Dr. Stefanie Gräfe hat gemeinsam mit Partnern ein Verfahren demonstriert, mit dem sich einzelne Moleküle in definierte Produkte zerlegen lassen.

Foto: Jan-Peter Kasper/FSU

Diesen und ähnlichen Fragen geht Prof. Dr. Stefanie Gräfe von der Friedrich-Schiller-Universität Jena in ihrer Forschungsarbeit nach. Die theoretische Chemikerin und ihr Team haben jetzt gemeinsam mit Kollegen der TU Wien und weiteren internationalen Partnern ein Verfahren demonstriert, mit dem sich einzelne Moleküle in definierte Produkte zerlegen lassen. Das berichten die Forscher in der aktuellen Ausgabe des Fachmagazins „Physical Review Letters“ (DOI: http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevLett.112.163003).

Dazu nutzen die Forscher Ultrakurzpulslaser. „Das sind Laser, die aus extrem kurzen Blitzen bestehen und in wenigen Femtosekunden sehr hohe Intensitäten erreichen“, erläutert Prof. Gräfe. Der extrem kurze Lichtblitz – fünf Femtosekunden sind bloß fünf Millionstel einer Milliardstelsekunde – löst einen chemischen Prozess aus, dessen Ablauf eigentlich viel länger dauert, ähnlich wie eine sehr kurze Explosion an genau den richtigen Stellen ein großes Gebäude zuerst zum Wanken und nach einer gewissen Zeit schließlich zum Einstürzen bringen kann.

„Diese Laser können wir wie ein Sezierbesteck nutzen, um chemische Moleküle in ganz bestimmte Bestandteile zu zerlegen.“ Das haben die Wissenschaftler anhand eines einfachen Beispiel-Moleküls demonstriert: Während sie einen Laser wie eine Pinzette dazu nutzten, die Moleküle in einem Gasstrahl einheitlich zu orientieren, diente ein zweiter Laserpuls als Skalpell, das die Moleküle zerlegt.

„Welche Zerfallsprodukte wir erhalten, hängt entscheidend davon ab, aus welchem Winkel der zweite Laser auf die Moleküle trifft“, erläutert Prof. Gräfe. Wie das Forscherteam, an dem auch Physiker um Prof. Dr. Gerhard Paulus von der Uni Jena beteiligt sind, in der aktuellen Studie zeigen konnte, lassen sich die entstehenden Produkte über die Wahl des Einstrahlwinkels exakt vorherbestimmen.

Für einen praktischen Einsatz in der Produktion bestimmter chemischer Produkte sei dieses Verfahren zwar ungeeignet. „Das ist im Augenblick reine Grundlagenforschung“, betont Gräfe. Dennoch sei der Erkenntnisgewinn durchaus auch für andere Forschungsfelder relevant. „Alle in der Natur vorkommenden Moleküle absorbieren elektromagnetische Strahlung, beispielsweise UV-Strahlung“, erläutert die Chemikerin. „Je besser wir verstehen, was infolge der Wechselwirkung mit der Strahlung in den Molekülen passiert, umso besser können wir zum Beispiel auch Strategien entwickeln, Strahlungsschäden an Molekülen zu minimieren.“

Original-Publikation:
Xie X. et al.: Selective control over fragmentation reactions in polyatomic molecules using impulsive laser alignment. Physical Review Letters 122, 163003 (2014).
DOI: http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevLett.112.163003

Kontakt:
Prof. Dr. Stefanie Gräfe
Institut für Physikalische Chemie der Friedrich-Schiller-Universität Jena
Helmholtzweg 4, 07743 Jena
Tel.: 03641 / 948330
E-Mail: s.graefe[at]uni-jena.de

Weitere Informationen:

http://www.uni-jena.de

Ute Schönfelder | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht APEX wirft einen Blick ins Herz der Finsternis
25.05.2018 | Max-Planck-Institut für Radioastronomie

nachricht Matrix-Theorie als Ursprung von Raumzeit und Kosmologie
23.05.2018 | Universität Wien

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: Starke IT-Sicherheit für das Auto der Zukunft – Forschungsverbund entwickelt neue Ansätze

Je mehr die Elektronik Autos lenkt, beschleunigt und bremst, desto wichtiger wird der Schutz vor Cyber-Angriffen. Deshalb erarbeiten 15 Partner aus Industrie und Wissenschaft in den kommenden drei Jahren neue Ansätze für die IT-Sicherheit im selbstfahrenden Auto. Das Verbundvorhaben unter dem Namen „Security For Connected, Autonomous Cars (SecForCARs) wird durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung mit 7,2 Millionen Euro gefördert. Infineon leitet das Projekt.

Bereits heute bieten Fahrzeuge vielfältige Kommunikationsschnittstellen und immer mehr automatisierte Fahrfunktionen, wie beispielsweise Abstands- und...

Im Focus: Powerful IT security for the car of the future – research alliance develops new approaches

The more electronics steer, accelerate and brake cars, the more important it is to protect them against cyber-attacks. That is why 15 partners from industry and academia will work together over the next three years on new approaches to IT security in self-driving cars. The joint project goes by the name Security For Connected, Autonomous Cars (SecForCARs) and has funding of €7.2 million from the German Federal Ministry of Education and Research. Infineon is leading the project.

Vehicles already offer diverse communication interfaces and more and more automated functions, such as distance and lane-keeping assist systems. At the same...

Im Focus: Mit Hilfe molekularer Schalter lassen sich künftig neuartige Bauelemente entwickeln

Einem Forscherteam unter Führung von Physikern der Technischen Universität München (TUM) ist es gelungen, spezielle Moleküle mit einer angelegten Spannung zwischen zwei strukturell unterschiedlichen Zuständen hin und her zu schalten. Derartige Nano-Schalter könnten Basis für neuartige Bauelemente sein, die auf Silizium basierende Komponenten durch organische Moleküle ersetzen.

Die Entwicklung neuer elektronischer Technologien fordert eine ständige Verkleinerung funktioneller Komponenten. Physikern der TU München ist es im Rahmen...

Im Focus: Molecular switch will facilitate the development of pioneering electro-optical devices

A research team led by physicists at the Technical University of Munich (TUM) has developed molecular nanoswitches that can be toggled between two structurally different states using an applied voltage. They can serve as the basis for a pioneering class of devices that could replace silicon-based components with organic molecules.

The development of new electronic technologies drives the incessant reduction of functional component sizes. In the context of an international collaborative...

Im Focus: GRACE Follow-On erfolgreich gestartet: Das Satelliten-Tandem dokumentiert den globalen Wandel

Die Satellitenmission GRACE-FO ist gestartet. Am 22. Mai um 21.47 Uhr (MESZ) hoben die beiden Satelliten des GFZ und der NASA an Bord einer Falcon-9-Rakete von der Vandenberg Air Force Base (Kalifornien) ab und wurden in eine polare Umlaufbahn gebracht. Dort nehmen sie in den kommenden Monaten ihre endgültige Position ein. Die NASA meldete 30 Minuten später, dass der Kontakt zu den Satelliten in ihrem Zielorbit erfolgreich hergestellt wurde. GRACE Follow-On wird das Erdschwerefeld und dessen räumliche und zeitliche Variationen sehr genau vermessen. Sie ermöglicht damit präzise Aussagen zum globalen Wandel, insbesondere zu Änderungen im Wasserhaushalt, etwa dem Verlust von Eismassen.

Potsdam, 22. Mai 2018: Die deutsch-amerikanische Satellitenmission GRACE-FO (Gravity Recovery And Climate Experiment Follow On) ist erfolgreich gestartet. Am...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Im Fokus: Klimaangepasste Pflanzen

25.05.2018 | Veranstaltungen

Größter Astronomie-Kongress kommt nach Wien

24.05.2018 | Veranstaltungen

22. Business Forum Qualität: Vom Smart Device bis zum Digital Twin

22.05.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Berufsausbildung mit Zukunft

25.05.2018 | Unternehmensmeldung

Untersuchung der Zellmembran: Forscher entwickeln Stoff, der wichtigen Membranbestandteil nachahmt

25.05.2018 | Interdisziplinäre Forschung

Starke IT-Sicherheit für das Auto der Zukunft – Forschungsverbund entwickelt neue Ansätze

25.05.2018 | Informationstechnologie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics