Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Quantenphysik: Moleküle im Griff

26.09.2008
Experimentalphysiker stoßen weiter in die Welt der Moleküle vor

Forscher um Johannes Hecker Denschlag und Rudolf Grimm vom Institut für Experimentalphysik der Universität Innsbruck haben ein ultrakaltes Quantengas von Molekülen im Rotations- und Vibrationsgrundzustand erzeugt. Es ist die innere Stabilität solcher Moleküle, die zu einer Reihe von neuen Anwendungen führt, zum Beispiel im Bereich der Chemie.

Standen bis jetzt nur äußerst fragile Moleküle für Experimente mit ultrakalten Quantengasen zur Verfügung, so ändert sich das mit den neuesten Ergebnissen der Innsbrucker Physiker. Die Forscher versetzten ursprünglich schwach gebundene Moleküle in einem Quantengas kontrolliert in einen Grundzustand. In diesem Zustand besitzen die Teilchen die niedrigst mögliche Vibrations- und Rotationsenergie und sind deshalb besonders stabil. „Wir nähern uns mit diesem Experiment jenem Bereich, in dem wir mehrere Moleküle sehr kontrolliert miteinander reagieren lassen können, ohne dass sie sofort zerfallen“, erläutert Hecker Denschlag. „So könnten in Zukunft chemische Reaktionen von komplexen Molekülen in bisher ungekannter Präzision studiert und gesteuert werden. Dabei können wir jeden Zufall ausschließen.“ Weitere mögliche Anwendungen ultrakalter Grundzustandsmoleküle liegen in Präzisionsmessungen und beim Bau von Quantencomputern sowie in der Beschreibung völlig neuer Materiezustände.

Exakte Kontrolle
Ausgangspunkt für das Experiment ist ein Bose-Einstein-Kondensat aus Rubidium-Atomen bei Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt von minus 273,15 Grad Celsius. Über dieses Kondensat wird mit Lasern ein dreidimensionales, optisches Gitter gelegt, sodass an jedem Gitterplatz zwei Atome zu liegen kommen. Mit Hilfe eines kontrollierten, resonanten Stoßes werden diese Atome dann in ein sehr schwach gebundenes Molekül überführt. Dieses wird wiederum durch einen Laserpuls in den tiefgebundenen Triplett-Grundzustand gebracht, in dem es für weitere Experimente zur Verfügung steht. „Wir können jetzt mit Molekülen ähnlich arbeiten, wie Chemiker das gemeinhin tun“, erzählt Johannes Hecker Denschlag, der für seine herausragenden Leistungen Anfang dieses Jahres mit dem Rudolf-Kaiser-Preis ausgezeichnet worden war. „Der Vorteil unseres Experiments ist, dass wir alle Parameter sehr genau kontrollieren, was bei der großen Komplexität von Molekülen ein enormer Fortschritt ist.“
Ähnliche Ergebnisse aus Freiburg
Die Forschungsarbeit wurde vom österreichischen Wissenschaftsfonds (FWF) unterstützt und in der Fachzeitschrift Physical Review Letters veröffentlicht. Eben dort haben Wissenschaftler der Innsbrucker Partneruniversität Freiburg in Deutschland gleichzeitig ein ähnliches Experiment publiziert. Der Arbeitsgruppe um Matthias Weidemüller vom Physikalischen Institut der Universität Freiburg ist es mit einer anderen Methode ebenfalls gelungen, ultrakalte Moleküle in den Grundzustand zu versetzen.
Zentrum der Erforschung ultrakalter Moleküle
Schon vor fünf Jahren ließen die Innsbrucker Experimentalphysiker um Rudolf Grimm aufhorchen, als sie erstmals ein Bose-Einstein-Kondensat aus sehr schwach gebundenen Molekülen erzeugten. Seither versuchten Forschergruppen in der ganzen Welt, Quantengase auch mit Molekülen im Grundzustand experimentell herzustellen. Die Innsbrucker Physiker waren von Anfang an erfolgreich bei diesem Wettlauf dabei. Neben den nun präsentierten Resultaten gelang es z.B. erst unlängst einer Gruppe um START-Preisträger Hanns-Christoph Nägerl ein erstes Quantengas aus stark gebundenen Molekülen zu realisieren. Sie berichteten darüber in der Zeitschrift Science.
Publikation: Ultracold Triplet Molecules in the Rovibrational Ground State. Lang F, Winkler K, Strauss C, Grimm R, Hecker Denschlag J. Phys. Rev. Lett. 101, 133005 (2008)

http://link.aps.org/abstract/PRL/v101/e133005

Kommentar: Viewpoint: From atoms to molecules (and back). Cornish S. Physics 1, 24 (2008) http://physics.aps.org/articles/v1/24

Rückfragehinweis:
Ao.Univ.-Prof. Dr. Johannes Hecker Denschlag
Institut für Experimentalphysik
Universität Innsbruck
Tel.: +43 512 507 6340
E-mail: Johannes.Denschlag@uibk.ac.at
Dr. Christian Flatz
Büro für Öffentlichkeitsarbeit
Universität Innsbruck
Tel.: +43 512 507 32022
Mobil.: +43 650 5777122
E-mail: Christian.Flatz@uibk.ac.at

Dr. Christian Flatz | Universität Innsbruck
Weitere Informationen:
http://physics.aps.org/articles/v1/24
http://link.aps.org/abstract/PRL/v101/e133005
http://www.uibk.ac.at/public-relations/presse/medienservice/index.html#pa_78

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Heiß & kalt – Gegensätze ziehen sich an
25.04.2017 | Universität Wien

nachricht Astronomen-Team findet Himmelskörper mit „Schmauchspuren“
25.04.2017 | Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn

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: Weltweit einzigartiger Windkanal im Leipziger Wolkenlabor hat Betrieb aufgenommen

Am Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (TROPOS) ist am Dienstag eine weltweit einzigartige Anlage in Betrieb genommen worden, mit der die Einflüsse von Turbulenzen auf Wolkenprozesse unter präzise einstellbaren Versuchsbedingungen untersucht werden können. Der neue Windkanal ist Teil des Leipziger Wolkenlabors, in dem seit 2006 verschiedenste Wolkenprozesse simuliert werden. Unter Laborbedingungen wurden z.B. das Entstehen und Gefrieren von Wolken nachgestellt. Wie stark Luftverwirbelungen diese Prozesse beeinflussen, konnte bisher noch nicht untersucht werden. Deshalb entstand in den letzten Jahren eine ergänzende Anlage für rund eine Million Euro.

Die von dieser Anlage zu erwarteten neuen Erkenntnisse sind wichtig für das Verständnis von Wetter und Klima, wie etwa die Bildung von Niederschlag und die...

Im Focus: Nanoskopie auf dem Chip: Mikroskopie in HD-Qualität

Neue Erfindung der Universitäten Bielefeld und Tromsø (Norwegen)

Physiker der Universität Bielefeld und der norwegischen Universität Tromsø haben einen Chip entwickelt, der super-auflösende Lichtmikroskopie, auch...

Im Focus: Löschbare Tinte für den 3-D-Druck

Im 3-D-Druckverfahren durch Direktes Laserschreiben können Mikrometer-große Strukturen mit genau definierten Eigenschaften geschrieben werden. Forscher des Karlsruher Institus für Technologie (KIT) haben ein Verfahren entwickelt, durch das sich die 3-D-Tinte für die Drucker wieder ‚wegwischen‘ lässt. Die bis zu hundert Nanometer kleinen Strukturen lassen sich dadurch wiederholt auflösen und neu schreiben - ein Nanometer entspricht einem millionstel Millimeter. Die Entwicklung eröffnet der 3-D-Fertigungstechnik vielfältige neue Anwendungen, zum Beispiel in der Biologie oder Materialentwicklung.

Beim Direkten Laserschreiben erzeugt ein computergesteuerter, fokussierter Laserstrahl in einem Fotolack wie ein Stift die Struktur. „Eine Tinte zu entwickeln,...

Im Focus: Leichtbau serientauglich machen

Immer mehr Autobauer setzen auf Karosserieteile aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK). Dennoch müssen Fertigungs- und Reparaturkosten weiter gesenkt werden, um CFK kostengünstig nutzbar zu machen. Das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) hat daher zusammen mit der Volkswagen AG und fünf weiteren Partnern im Projekt HolQueSt 3D Laserprozesse zum automatisierten Besäumen, Bohren und Reparieren von dreidimensionalen Bauteilen entwickelt.

Automatisiert ablaufende Bearbeitungsprozesse sind die Grundlage, um CFK-Bauteile endgültig in die Serienproduktion zu bringen. Ausgerichtet an einem...

Im Focus: Making lightweight construction suitable for series production

More and more automobile companies are focusing on body parts made of carbon fiber reinforced plastics (CFRP). However, manufacturing and repair costs must be further reduced in order to make CFRP more economical in use. Together with the Volkswagen AG and five other partners in the project HolQueSt 3D, the Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) has developed laser processes for the automatic trimming, drilling and repair of three-dimensional components.

Automated manufacturing processes are the basis for ultimately establishing the series production of CFRP components. In the project HolQueSt 3D, the LZH has...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Ballungsräume Europas

26.04.2017 | Veranstaltungen

200 Weltneuheiten beim Innovationstag Mittelstand in Berlin

26.04.2017 | Veranstaltungen

123. Internistenkongress: Wie digitale Technik die Patientenversorgung verändert

26.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Akute Myeloische Leukämie: Ulmer erforschen bisher unbekannten Mechanismus der Blutkrebsentstehung

26.04.2017 | Biowissenschaften Chemie

Naturkatastrophen kosten Winzer jährlich Milliarden

26.04.2017 | Interdisziplinäre Forschung

Zusammenhang zwischen Immunsystem, Hirnstruktur und Gedächtnis entdeckt

26.04.2017 | Biowissenschaften Chemie