Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Erste Aufnahme von sich bewegenden Elektronen

19.03.2010
Wissenschaftlern der französischen Behörde für Atomenergie und alternative Energien (CEA), des französischen Zentrums für wissenschaftliche Forschung (CNRS) und der Pierre und Marie Curie Universität (UPMC, Paris) gelang eine erste Momentaufnahme von Elektronen, die sich im Innern eines Moleküls bewegen.

Dieses Bild wurde durch Röntgenfotografie erzeugt, bei einer extrem kurzen Belichtungszeit (Größenordnung: Attosekunde [1]) und einer sehr hohen räumlichen Auflösung (Größenordnung: Angström [2]). Die Ergebnisse wurden am 1. März 2010 in der Zeitschrift "Nature Physics" veröffentlicht [3].

Nach den Gesetzen der Quantenmechanik ist es auf mikroskopischer Ebene ausgeschlossen, dass gleichzeitig Position und Geschwindigkeit eines Elementarteilchens mit Genauigkeit bestimmt werden können (Heisenbergsche Unschärferelation). Des Weiteren beeinflusst die Messung das System, so dass man in diesem Bereich nur von Wahrscheinlichkeiten, jedoch nicht von Gewissheiten ausgehen kann. Die Modellierung dieser Wahrscheinlichkeitsmessungen bezüglich des atomaren Zustandes beruht auf dem Konzept der Einzelelektronen-Wellenfunktionen (Orbitale), die eigentlich nur ein mathematisches Hilfsmittel zur Beschreibung der Aufenthaltswahrscheinlichkeit eines Elektrons darstellen.

Daraus ergab sich die Frage, ob diese Wellenfunktionen eventuell doch beobachtbar sind. Ein erster Schritt in diese Richtung gelang 2004 einem kanadischen Forschungsteam, das eine Möglichkeit zur Beobachtung eines Orbitalen vorschlug. Die Methode beruht auf einer tomografischen Untersuchung der Röntgenstrahlung, die von Molekülen, stark angeregt durch einen Laserimpuls, ausgestrahlt werden.

Dieses Konzept wurde nun zum ersten Mal unter der Leitung von Richard Taïeb (Theorie, UPMC/CNRS) und Pascal Salières (Praxis, CEA) umgesetzt. Es gelang diesen beiden Teams, die auf die Charakterisierung, die Steuerung und die Verwendung von Attosekunden-Röntgenstrahlen spezialisiert sind, die Voraussetzungen zur Beobachtung der zwei äußeren Orbitalen eines Stickstoff-Moleküls (N2) zu schaffen. So konnten sie, ca. 1500 Attosekunden nach der Anregung, eine Momentaufnahme der Wellenfunktion der Elektronen dieses Moleküls machen.

Diese neuen Ergebnisse zeigen, dass Wellenfunktionen unter bestimmten Voraussetzungen beobachtbar sind.

Dadurch ist es jetzt möglich, die ultra-schnelle Dynamik der Elektronen innerhalb eines Moleküls zu verfolgen, wenn eine ausreichend kurze Belichtungszeit von wenigen Attosekunden und eine ausreichend hohe räumliche Auflösung im Bereich eines Angströms verwendet werden. Somit sollte eine Möglichkeit geboten sein, experimentelle "Filme" zu realisieren, die den Umordnungsmechanismus molekularer Orbitale während einer chemischen Reaktion aufzeigen. [1] Eine Attosekunde entspricht 10-18 Sekunden [2] Ein Angström entspricht 10-10 Metern [3] Vollständige Referenz: S. Hässler et al., "Attosecond imaging of molecular electronic wavepackets", Nature physics, 1. März 2010

Quelle: "Première "photographie" d'électrons en mouvement dans une molécule", Pressemitteilung des CEA - 01.03.2010 http://www.cea.fr/le_cea/actualites/electrons_en_mouvement-32260

Redakteur: Sebastian Ritter, sebastian.ritter@diplomatie.gouv.fr

Wissenschaft-Frankreich (Nummer 179 vom 17.03.2010) Französische Botschaften in Deutschland und Österreich

Sebastian Ritter | Wissenschaft-Frankreich
Weitere Informationen:
http://www.wissenschaft-frankreich.de/allemand

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Quantenverschränkung erstmals mit Licht von Quasaren bestätigt
20.08.2018 | Österreichische Akademie der Wissenschaften

nachricht Unser Gehirn behält das Unerwartete im Blick
17.08.2018 | Philipps-Universität Marburg

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: Die Mischung macht‘s: Jülicher Forscher entwickeln schnellladefähige Festkörperbatterie

Mit Festkörperbatterien sind aktuell große Hoffnungen verbunden. Sie enthalten keine flüssigen Teile, die auslaufen oder in Brand geraten könnten. Aus diesem Grund sind sie unempfindlich gegenüber Hitze und gelten als noch deutlich sicherer, zuverlässiger und langlebiger als herkömmliche Lithium-Ionen-Batterien. Jülicher Wissenschaftler haben nun ein neues Konzept vorgestellt, das zehnmal größere Ströme beim Laden und Entladen erlaubt als in der Fachliteratur bislang beschrieben. Die Verbesserung erzielten sie durch eine „clevere“ Materialwahl. Alle Komponenten wurden aus Phosphatverbindungen gefertigt, die chemisch und mechanisch sehr gut zusammenpassen.

Die geringe Stromstärke gilt als einer der Knackpunkte bei der Entwicklung von Festkörperbatterien. Sie führt dazu, dass die Batterien relativ viel Zeit zum...

Im Focus: It’s All in the Mix: Jülich Researchers are Developing Fast-Charging Solid-State Batteries

There are currently great hopes for solid-state batteries. They contain no liquid parts that could leak or catch fire. For this reason, they do not require cooling and are considered to be much safer, more reliable, and longer lasting than traditional lithium-ion batteries. Jülich scientists have now introduced a new concept that allows currents up to ten times greater during charging and discharging than previously described in the literature. The improvement was achieved by a “clever” choice of materials with a focus on consistently good compatibility. All components were made from phosphate compounds, which are well matched both chemically and mechanically.

The low current is considered one of the biggest hurdles in the development of solid-state batteries. It is the reason why the batteries take a relatively long...

Im Focus: Farbeffekte durch transparente Nanostrukturen aus dem 3D-Drucker

Neues Design-Tool erstellt automatisch 3D-Druckvorlagen für Nanostrukturen zur Erzeugung benutzerdefinierter Farben | Wissenschaftler präsentieren ihre Ergebnisse diese Woche auf der angesehenen SIGGRAPH-Konferenz

Die meisten Objekte im Alltag sind mit Hilfe von Pigmenten gefärbt, doch dies hat einige Nachteile: Die Farben können verblassen, künstliche Pigmente sind oft...

Im Focus: Color effects from transparent 3D-printed nanostructures

New design tool automatically creates nanostructure 3D-print templates for user-given colors
Scientists present work at prestigious SIGGRAPH conference

Most of the objects we see are colored by pigments, but using pigments has disadvantages: such colors can fade, industrial pigments are often toxic, and...

Im Focus: Eisen und Titan in der Atmosphäre eines Exoplaneten entdeckt

Forschende der Universitäten Bern und Genf haben erstmals in der Atmosphäre eines Exoplaneten Eisen und Titan nachgewiesen. Die Existenz dieser Elemente in Gasform wurde von einem Team um den Berner Astronomen Kevin Heng theoretisch vorausgesagt und konnte nun von Genfern Astronominnen und Astronomen bestätigt werden.

Planeten in anderen Sonnensystemen, sogenannte Exoplaneten, können sehr nah um ihren Stern kreisen. Wenn dieser Stern viel heisser ist als unsere Sonne, dann...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

LaserForum 2018 thematisiert die 3D-Fertigung von Komponenten

17.08.2018 | Veranstaltungen

Aktuelles aus der Magnetischen Resonanzspektroskopie

16.08.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Oktober 2018

16.08.2018 | Veranstaltungen

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

Quantenverschränkung erstmals mit Licht von Quasaren bestätigt

20.08.2018 | Physik Astronomie

1,6 Millionen Euro für den Aufbau einer Forschungsgruppe zu Quantentechnologien

20.08.2018 | Förderungen Preise

IHP-Technologie darf in den Weltraum fliegen

20.08.2018 | Energie und Elektrotechnik

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