Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Quantenphysiker der TU Kaiserslautern beobachten erstmals Schmetterlingsmoleküle

05.10.2016

Physiker der TU Kaiserslautern um Professor Dr. Herwig Ott haben gemeinsam mit Forscherkollegen um Professor Dr. Chris Greene von der US-amerikanischen Purdue University erstmals eine neuartige Form von Molekülen beobachten können. Diese sogenannten Schmetterlingsmoleküle entstehen, wenn Elektronen mittels Laserstrahlung auf eine weit vom Atomkern entfernte Bahn gebracht werden und mit Atomen in der Umgebung wechselwirken. Dieser Bindungsmechanismus wurde erst kürzlich entdeckt und kann mit gängigen chemischen Modellen nicht beschrieben werden. Die Arbeit der Forscher wurde nun in der renommierten Fachzeitschrift Nature Communications veröffentlicht.

Bei Temperaturen von nur wenigen milliardstel Grad über dem absoluten Nullpunkt eröffnet sich die Welt der Quantenmechanik. „Dabei können Phänomene beobachtet werden, die sich sonst dem Betrachter verschließen“, sagt der Physiker Professor Dr. Herwig Ott, der an der TU Kaiserslautern mit seiner Arbeitsgruppe die mikroskopische Struktur von ultrakalten Quantengasen erforscht.


Die Abbildung zeigt, die Elektronenverteilung in einem Rydbergatom. Sie ähnelt einem Schmetterling.

AG Ott

Ein Beispiel dafür sind sogenannte Schmetterlingsmoleküle, die die Kaiserslauterer Wissenschaftler zusammen mit ihren amerikanischen Kollegen nun erstmals beobachtet haben.

„Diese exotischen Moleküle entstehen bei sogenannten Rydbergatomen, bei denen ein Elektron mittels eines Lasers auf weit entfernte Bahnen um den Atomkern gebracht wird und durch Stöße mit einem Atom in der Umgebung wechselwirkt“, so Ott. Dieser Bindungsmechanismus ist noch nicht lange bekannt und kann mit keinem herkömmlichen chemischen Modell beschrieben werden.

In diesen Molekülen verteilt sich das Elektron derart im Raum, dass seine Aufenthaltswahrscheinlichkeit die Form eines Schmetterlings widerspiegelt.

„Solche Moleküle weisen außergewöhnliche Eigenschaften bezüglich ihrer Bindungslänge und ihrer elektrischen Wechselwirkung auf“, sagt der Physiker. Sie erlauben nicht nur Einblicke in eine neue Klasse fundamentaler chemischer Prozesse, sondern bieten in der Zukunft auch neuartige Ansätze in der physikalischen Grundlagenforschung und der Quanteninformationsverarbeitung.

Die Arbeit der Kaiserslauterer Forscher und ihrer Kollegen wurde in der renommierten Fachzeitschrift „Nature Communications“ veröffentlicht: „Observation of pendular butterfly Rydberg molecules“.
DOI: 10.1038/NCOMMS12820

Fragen beantwortet:
Prof. Dr. Herwig Ott
Fachbereich Physik
Tel.: 0631 205-2817
E-Mail: ott(at)physik.uni-kl.de

Katrin Müller | Technische Universität Kaiserslautern
Weitere Informationen:
http://www.uni-kl.de

Weitere Berichte zu: Atomkern Elektron Moleküle Quantenmechanik Rydberg molecules

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht MADMAX: Ein neues Experiment zur Erforschung der Dunklen Materie
20.10.2017 | Max-Planck-Institut für Physik

nachricht Hochfeldmagnet am BER II: Einblick in eine versteckte Ordnung
20.10.2017 | Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH

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: Hochfeldmagnet am BER II: Einblick in eine versteckte Ordnung

Seit dreißig Jahren gibt eine bestimmte Uranverbindung der Forschung Rätsel auf. Obwohl die Kristallstruktur einfach ist, versteht niemand, was beim Abkühlen unter eine bestimmte Temperatur genau passiert. Offenbar entsteht eine so genannte „versteckte Ordnung“, deren Natur völlig unklar ist. Nun haben Physiker erstmals diese versteckte Ordnung näher charakterisiert und auf mikroskopischer Skala untersucht. Dazu nutzten sie den Hochfeldmagneten am HZB, der Neutronenexperimente unter extrem hohen magnetischen Feldern ermöglicht.

Kristalle aus den Elementen Uran, Ruthenium, Rhodium und Silizium haben eine geometrisch einfache Struktur und sollten keine Geheimnisse mehr bergen. Doch das...

Im Focus: Schmetterlingsflügel inspiriert Photovoltaik: Absorption lässt sich um bis zu 200 Prozent steigern

Sonnenlicht, das von Solarzellen reflektiert wird, geht als ungenutzte Energie verloren. Die Flügel des Schmetterlings „Gewöhnliche Rose“ (Pachliopta aristolochiae) zeichnen sich durch Nanostrukturen aus, kleinste Löcher, die Licht über ein breites Spektrum deutlich besser absorbieren als glatte Oberflächen. Forschern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es nun gelungen, diese Nanostrukturen auf Solarzellen zu übertragen und deren Licht-Absorptionsrate so um bis zu 200 Prozent zu steigern. Ihre Ergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler nun im Fachmagazin Science Advances. DOI: 10.1126/sciadv.1700232

„Der von uns untersuchte Schmetterling hat eine augenscheinliche Besonderheit: Er ist extrem dunkelschwarz. Das liegt daran, dass er für eine optimale...

Im Focus: Schnelle individualisierte Therapiewahl durch Sortierung von Biomolekülen und Zellen mit Licht

Im Blut zirkulierende Biomoleküle und Zellen sind Träger diagnostischer Information, deren Analyse hochwirksame, individuelle Therapien ermöglichen. Um diese Information zu erschließen, haben Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik ILT ein Mikrochip-basiertes Diagnosegerät entwickelt: Der »AnaLighter« analysiert und sortiert klinisch relevante Biomoleküle und Zellen in einer Blutprobe mit Licht. Dadurch können Frühdiagnosen beispielsweise von Tumor- sowie Herz-Kreislauf-Erkrankungen gestellt und patientenindividuelle Therapien eingeleitet werden. Experten des Fraunhofer ILT stellen diese Technologie vom 13.–16. November auf der COMPAMED 2017 in Düsseldorf vor.

Der »AnaLighter« ist ein kompaktes Diagnosegerät zum Sortieren von Zellen und Biomolekülen. Sein technologischer Kern basiert auf einem optisch schaltbaren...

Im Focus: Neue Möglichkeiten für die Immuntherapie beim Lungenkrebs entdeckt

Eine gemeinsame Studie der Universität Bern und des Inselspitals Bern zeigt, dass spezielle Bindegewebszellen, die in normalen Blutgefässen die Wände abdichten, bei Lungenkrebs nicht mehr richtig funktionieren. Zusätzlich unterdrücken sie die immunologische Bekämpfung des Tumors. Die Resultate legen nahe, dass diese Zellen ein neues Ziel für die Immuntherapie gegen Lungenkarzinome sein könnten.

Lungenkarzinome sind die häufigste Krebsform weltweit. Jährlich werden 1.8 Millionen Neudiagnosen gestellt; und 2016 starben 1.6 Millionen Menschen an der...

Im Focus: Sicheres Bezahlen ohne Datenspur

Ob als Smartphone-App für die Fahrkarte im Nahverkehr, als Geldwertkarten für das Schwimmbad oder in Form einer Bonuskarte für den Supermarkt: Für viele gehören „elektronische Geldbörsen“ längst zum Alltag. Doch vielen Kunden ist nicht klar, dass sie mit der Nutzung dieser Angebote weitestgehend auf ihre Privatsphäre verzichten. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) entsteht ein sicheres und anonymes System, das gleichzeitig Alltagstauglichkeit verspricht. Es wird nun auf der Konferenz ACM CCS 2017 in den USA vorgestellt.

Es ist vor allem das fehlende Problembewusstsein, das den Informatiker Andy Rupp von der Arbeitsgruppe „Kryptographie und Sicherheit“ am KIT immer wieder...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Das Immunsystem in Extremsituationen

19.10.2017 | Veranstaltungen

Die jungen forschungsstarken Unis Europas tagen in Ulm - YERUN Tagung in Ulm

19.10.2017 | Veranstaltungen

Bauphysiktagung der TU Kaiserslautern befasst sich mit energieeffizienten Gebäuden

19.10.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Forscher finden Hinweise auf verknotete Chromosomen im Erbgut

20.10.2017 | Biowissenschaften Chemie

Saugmaschinen machen Waschwässer von Binnenschiffen sauberer

20.10.2017 | Ökologie Umwelt- Naturschutz

Strukturbiologieforschung in Berlin: DFG bewilligt Mittel für neue Hochleistungsmikroskope

20.10.2017 | Förderungen Preise