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 Volle Wertschöpfungskette in der Mikrosystemtechnik – vom Chip bis zum Prototyp
18.10.2019 | Forschungsverbund Berlin e.V.

nachricht Lumineszierende Gläser als Basis neuer Leuchtstoffe zur Optimierung von LED
17.10.2019 | Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS

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 schnellste Ameise der Welt - Wüstenflitzer haben kurze Beine, aber eine perfekte Koordination

Silberameisen gelten als schnellste Ameisen der Welt - obwohl ihre Beine verhältnismäßig kurz sind. Daher haben Forschende der Universität Ulm den besonderen Laufstil dieses "Wüstenflitzers" auf einer Ameisen-Rennstrecke ergründet. Veröffentlicht wurde diese Entdeckung jüngst im „Journal of Experimental Biology“.

Sie geht auf Nahrungssuche, wenn andere Siesta halten: Die saharische Silberameise macht vor allem in der Mittagshitze der Sahara und in den Wüsten der...

Im Focus: Fraunhofer FHR zeigt kontaktlose, zerstörungsfreie Qualitätskontrolle von Kunststoffprodukten auf der K 2019

Auf der K 2019, der Weltleitmesse für die Kunststoff- und Kautschukindustrie vom 16.-23. Oktober in Düsseldorf, demonstriert das Fraunhofer-Institut für Hochfrequenzphysik und Radartechnik FHR das breite Anwendungsspektrum des von ihm entwickelten Millimeterwellen-Scanners SAMMI® im Kunststoffbereich. Im Rahmen des Messeauftritts führen die Wissenschaftler die vielseitigen Möglichkeiten der Millimeterwellentechnologie zur kontaktlosen, zerstörungsfreien Prüfung von Kunststoffprodukten vor.

Millimeterwellen sind in der Lage, nicht leitende, sogenannte dielektrische Materialien zu durchdringen. Damit eigen sie sich in besonderem Maße zum Einsatz in...

Im Focus: Solving the mystery of quantum light in thin layers

A very special kind of light is emitted by tungsten diselenide layers. The reason for this has been unclear. Now an explanation has been found at TU Wien (Vienna)

It is an exotic phenomenon that nobody was able to explain for years: when energy is supplied to a thin layer of the material tungsten diselenide, it begins to...

Im Focus: Rätsel gelöst: Das Quantenleuchten dünner Schichten

Eine ganz spezielle Art von Licht wird von Wolfram-Diselenid-Schichten ausgesandt. Warum das so ist, war bisher unklar. An der TU Wien wurde nun eine Erklärung gefunden.

Es ist ein merkwürdiges Phänomen, das jahrelang niemand erklären konnte: Wenn man einer dünnen Schicht des Materials Wolfram-Diselenid Energie zuführt, dann...

Im Focus: Wie sich Reibung bei topologischen Isolatoren kontrollieren lässt

Topologische Isolatoren sind neuartige Materialien, die elektrischen Strom an der Oberfläche leiten, sich im Innern aber wie Isolatoren verhalten. Wie sie auf Reibung reagieren, haben Physiker der Universität Basel und der Technischen Universität Istanbul nun erstmals untersucht. Ihr Experiment zeigt, dass die durch Reibung erzeugt Wärme deutlich geringer ausfällt als in herkömmlichen Materialien. Dafür verantwortlich ist ein neuartiger Quantenmechanismus, berichten die Forscher in der Fachzeitschrift «Nature Materials».

Dank ihren einzigartigen elektrischen Eigenschaften versprechen topologische Isolatoren zahlreiche Neuerungen in der Elektronik- und Computerindustrie, aber...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

VR-/AR-Technologien aus der Nische holen

18.10.2019 | Veranstaltungen

Ein Marktplatz zur digitalen Transformation

18.10.2019 | Veranstaltungen

Wenn der Mensch auf Künstliche Intelligenz trifft

17.10.2019 | Veranstaltungen

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

Insekten teilen den gleichen Signalweg zur dreidimensionalen Entwicklung ihres Körpers

18.10.2019 | Biowissenschaften Chemie

Volle Wertschöpfungskette in der Mikrosystemtechnik – vom Chip bis zum Prototyp

18.10.2019 | Physik Astronomie

Innovative Datenanalyse von Fraunhofer Austria

18.10.2019 | Informationstechnologie

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