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Grafik: Laser trifft auf Ethlyen-Moleküle

Chemische Reaktionen mit dem Laser steuern

Physikern der Technischen Universität (TU) können die Elektronenverteilung in einzelnen Molekülen mit Hilfe extrem kurzer Laserblitze gezielt stören. Das setze wiederum chemische Reaktionen in Gang, berichten die Forscher in zwei Studien.

Technologie 23.04.2014

"Wir verwenden dazu zwei verschiedene Laserpulse", erklärt Markus Kitzler vom Institut für Photonik der TU Wien. Der erste Laserpuls dauert etwa 50 Femtosekunden (eine Femtosekunde ist der billiardste Teil einer Sekunde) und versetzt die Moleküle - Ethylen (C2H4) oder Acetylen (C2H2) - in unterschiedlich schnelle Drehung.

Die Studien

"Selective Control over Fragmentation Reactions in Polyatomic Molecules Using Impulsive Laser Alignment", Physical Review Letters (doi: 10.1103/PhysRevLett.112.163003)

"Electronic Predetermination of Ethylene Fragmentation Dynamics", Physical Review X (doi: 10.1103/PhysRevX.4.021005).

Dadurch richten sich die Moleküle alle in ungefähr derselben Richtung aus. Ein zweiter, weniger als fünf Femtosekunden kurzer Laserpuls ändert dann den Zustand der Elektronen bzw. reißt diese aus dem Molekül heraus.

Wurden genau die richtigen Elektronen aus dem Molekül entfernt, brach es an einer gewünschten Stelle auseinander und hinterließ chemische Spaltprodukte. "Verschiedene Reaktionspfade sind möglich", sagt Kitzler. "Wir können diese nun erstmals voneinander unterscheiden und steuern, welcher Pfad eingeschlagen werden soll."

Die Zusammensetzung der chemischen Endprodukte hänge von der Ausrichtung der Moleküle sowie der Dauer und Intensität der Laserpulse ab, so der Wiener Physiker.

science.ORF.at/APA

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