Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Laserkühlung steht vor neuen Anwendungen

15.02.2016

Cool! Chemische Verbindungen aus mehr als zwei Atomen lassen sich mittels Laserbestrahlung kühlen – das haben Forscher aus Marburg und dem russischen Sankt Petersburg aufgrund theoretischer Überlegungen herausgefunden. Bislang galt es als ausgemacht, dass Laserkühlung nur bei Molekülen funktioniert, die aus zwei Atomen bestehen; stimmt nicht!, folgern Professor Dr. Robert Berger und Dr. Timur Isaev aus ihren Ergebnissen, die sie in der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift „Physical Review Letters“ veröffentlichen.

Wärme lässt sich mikroskopisch als Bewegung von Teilchen beschreiben; beim Kühlen werden diese abgebremst. „‘Kalte Moleküle‘ versprechen eine Fülle von Anwendungen, von der Grundlagenforschung bis zur Quanteninformatik“, erklärt Mitverfasser Robert Berger, der Theoretische Chemie an der Philipps-Universität lehrt.


Zum Einfrieren geeignet? (komplette BU:

(Abb.: Autoren und Hauke Westemeier)

Bei der Laserkühlung nutzt man aus, dass Licht einen Impuls übertragen kann. Trifft ein Lichtteilchen auf ein Atom, so kann es von diesem aufgenommen werden. Durch den so genannten Dopplereffekt lässt sich erreichen, dass Atome überwiegend Lichtteilchen absorbieren, die ihnen entgegen kommen. Der dabei übertragene Bewegungsimpuls bremst die Atome ab.

„Atome in der Gasphase kann man mittlerweile nahezu perfekt unter Kontrolle bringen und fast auf den absoluten Temperaturnullpunkt abkühlen“, erläutert Berger. Bei Molekülen hingegen ist die Laserkühlung durch Dopplereffekt bislang nur gelungen, wenn sie aus zwei Atomen bestehen, etwa Strontiumfluorid (chemische Summenformel SrF) oder Yttriumoxid (YO). Denn Moleküle können sich nicht nur im Raum bewegen; vielmehr sind ihre Bestandteile auch gegeneinander beweglich.

Die Autoren zeigen, dass es entgegen bisheriger Annahmen möglich ist, das Schema der Dopplerkühlung auch auf Moleküle mit mehr als zwei Atomen zu übertragen. „Der Trick dabei ist: Man muss Moleküle mit einsamen Elektronen verwenden, die nicht zur chemischen Bindung beitragen“, führt Berger aus.

Berger und Isaev identifizierten mehr-atomige Moleküle, deren elektronische Situation derjenigen von zwei-atomigen Verbindungen gleicht, die sich durch Laser kühlen lassen. Beispiele für die gefundenen polyatomaren Moleküle sind Kalziummonohydroxid (CaOH) und Monomethylmagnesium (MgCH3). Die Autoren sind jetzt gespannt, ob sich ihre theoretischen Befunde experimentell bestätigen: „Wir hoffen natürlich, dass Experimentatoren unsere Vorschläge zeitnah aufgreifen“, sagt Berger.

Originalpublikation: Timur A. Isaev & Robert Berger: Polyatomic candidates for cooling of molecules with lasers from simple theoretical concepts, Physical Review Letters 116/2016, 063006, DOI http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevLett.116.063006

Weitere Informationen:
Ansprechpartner: Professor Dr. Robert Berger,
Fachbereich Chemie
Tel.: 06421 28-25687
E-Mail: robert.berger@uni-marburg.de

Johannes Scholten | idw - Informationsdienst Wissenschaft
Weitere Informationen:
http://www.uni-marburg.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Versteckte Dynamik in neuronalen Netzwerken entdeckt
16.07.2019 | Forschungszentrum Jülich

nachricht Internationales Forschungsteam entwickelt Programm zur Vorhersage neuer Wirkstoffe
16.07.2019 | Friedrich-Schiller-Universität Jena

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Megakaryozyten als „Türsteher“ und Regulatoren der Zellmigration im Knochenmark

In einer neuen Studie zeigen Wissenschaftler der Universität Würzburg und des Universitätsklinikums Würzburg, dass Megakaryozyten als eine Art „Türsteher“ auftreten und so die Eigenschaften von Knochenmarksnischen und die Dynamik der Zellmigration verändern. Die Studie wurde im Juli im Journal „Haematologica“ veröffentlicht.

Die Hämatopoese ist der Prozess der Bildung von Blutzellen, der überwiegend im Knochenmark auftritt. Das Knochenmark produziert alle Arten von Blutkörperchen:...

Im Focus: Megakaryocytes act as „bouncers“ restraining cell migration in the bone marrow

Scientists at the University Würzburg and University Hospital of Würzburg found that megakaryocytes act as “bouncers” and thus modulate bone marrow niche properties and cell migration dynamics. The study was published in July in the Journal “Haematologica”.

Hematopoiesis is the process of forming blood cells, which occurs predominantly in the bone marrow. The bone marrow produces all types of blood cells: red...

Im Focus: Beschleunigerphysik: Alternatives Material für supraleitende Hochfrequenzkavitäten getestet

Supraleitende Hochfrequenzkavitäten können Elektronenpakete in modernen Synchrotronquellen und Freien Elektronenlasern mit extrem hoher Energie ausstatten. Zurzeit bestehen sie aus reinem Niob. Eine internationale Kooperation hat nun untersucht, welche Vorteile eine Beschichtung mit Niob-Zinn im Vergleich zu reinem Niob bietet.

Zurzeit ist Niob das Material der Wahl, um supraleitende Hochfrequenzkavitäten zu bauen. So werden sie für Projekte wie bERLinPro und BESSY-VSR eingesetzt,...

Im Focus: Künstliche Intelligenz löst Rätsel der Physik der Kondensierten Materie: Was ist die perfekte Quantentheorie?

Für einige Phänomene der Quanten-Vielteilchenphysik gibt es mehrere Theorien. Doch welche Theorie beschreibt ein quantenphysikalisches Phänomen am besten? Ein Team von Forschern der Technischen Universität München (TUM) und der amerikanischen Harvard University nutzt nun erfolgreich künstliche neuronale Netzwerke für die Bildanalyse von Quantensystemen.

Hund oder Katze? Die Unterscheidung ist ein Paradebeispiel für maschinelles Lernen: Künstliche neuronale Netzwerke können darauf trainiert werden Bilder zu...

Im Focus: Artificial neural network resolves puzzles from condensed matter physics: Which is the perfect quantum theory?

For some phenomena in quantum many-body physics several competing theories exist. But which of them describes a quantum phenomenon best? A team of researchers from the Technical University of Munich (TUM) and Harvard University in the United States has now successfully deployed artificial neural networks for image analysis of quantum systems.

Is that a dog or a cat? Such a classification is a prime example of machine learning: artificial neural networks can be trained to analyze images by looking...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Auswandern auf Terra-2?

15.07.2019 | Veranstaltungen

Hallo Herz! Wie kommuniziert welches Organ mit dem Herzen?

12.07.2019 | Veranstaltungen

Schwarze Löcher und unser Navi im Kopf: Wissenschaftsshow im Telekom Dome in Bonn

11.07.2019 | Veranstaltungen

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

Versteckte Dynamik in neuronalen Netzwerken entdeckt

16.07.2019 | Biowissenschaften Chemie

Fraunhofer: What’s next?

16.07.2019 | Messenachrichten

GFOS auf der Zukunft Personal Europe: Workforce Management weitergedacht

16.07.2019 | Messenachrichten

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