Virtuelle Chemie: Wie Licht und Moleküle "kommunizieren"

In einem klassischen Chemielabor – so stellen es sich sicherlich die meisten vor – raucht und brodelt es aus Glaskolben, finden sich eine Vielzahl von Reagenzien und komplizierten Versuchsapparaturen, werden Substanzen präpariert und Stoffe analysiert.

Doch die Chemie, die Prof. Dr. Leticia González von der Friedrich-Schiller-Universität Jena betreibt, kommt gänzlich ohne Chemikalien und Laborausrüstung aus. Stattdessen arbeitet die Professorin für Physikalische und Theoretische Chemie am Computer. „Wir untersuchen, wie Materie und Licht miteinander kommunizieren“, umschreibt die gebürtige Spanierin ihr Forschungsgebiet.

Mit Hilfe sehr kurzer Laserpulse wollen González und ihr Team der Materie Informationen darüber entlocken, was sich in den Molekülen bei chemischen Reaktionen abspielt. „Je kürzer und energiereicher die verwendeten Laserpulse werden, umso kleinere Details lassen sich damit sichtbar machen“, sagt Prof. González. Die rasante Entwicklung im Bereich der Lasertechnik, in Form von Freien-Elektronen-Lasern, die ultrakurze Röntgenstrahlung mit besonders hoher Intenstität hervorbringt, ermögliche in Zukunft eine „völlig neue Chemie“, erwartet die Jenaer Chemikerin. „Damit können wir das Verhalten der Elektronen bei chemischen Reaktionen in Echtzeit beobachten.“

Doch bis Chemiker die Ergebnisse solcher Experimente interpretieren können, bedürfe es noch einer ganzen Reihe an Vorarbeiten. „Theoretischer Vorarbeiten“, wie Prof. González betont. Und diese will die 37-Jährige jetzt gemeinsam mit Kollegen aus 13 europäischen Ländern anpacken. Im Rahmen eines von der Europäischen Union geförderten Netzwerks „COST“ (European Cooperation in the field of Scientific and Technical Research) mit dem Titel „Chemie mit ultrakurzen Laserpulsen und Freien-Elektronen-Lasern“ haben sich Chemiker, Physiker und andere Naturwissenschaftler zu einer Arbeitsgruppe zusammengeschlossen. „Unser Ziel ist es, in einem interdisziplinären Verbund die notwendigen 'Werkzeuge' zu schaffen, die wir für Experimente zur Wechselwirkung von Molekülen mit Licht aus Freien-Elektronen-Lasern brauchen“, erläutert Prof. González.

Gemeinsam mit einem Kollegen aus Dresden koordiniert sie für Deutschland die Gruppe, die sich heute (08.04.) erstmals in Brüssel trifft. „Wir wollen uns darüber einigen, welche Schwerpunkte wir zuerst in Angriff nehmen und welche weiteren Forschergruppen wir in das Netzwerk einbinden wollen“, so González.

In den kommenden vier Jahren werden sich die Wissenschaftler der COST-Arbeitsgruppe regelmäßig treffen, um über den aktuellen Stand ihrer Untersuchungen zu diskutieren. Auch der Austausch von Wissenschaftlern ist geplant. Vor allem Nachwuchsforscher sollen zu mehrwöchigen Forschungsaufenthalten an jeweils andere Institutionen reisen können.

Kontakt:
Prof. Dr. Leticia González
Institut für Physikalische Chemie der Friedrich-Schiller-Universität Jena
Helmholtzweg 4, 07743 Jena
E-Mail: leticia.gonzalez[at]uni-jena.de