Forschung & Entwicklung

Mit as-Pulsen Elektronen sehen

16.08.2010

Einem europäischen Forscher-Team ist es gelungen, mit Attosekunden-Laserpulsen Elektronen in Molekülen zu beobachten.

Ionisationsdynamik eines H₂-Moleküls (grün) in fünf verschiedenen Zuständen, wobei mit der Zeit nach der Photoionisation der Bindungsabstand zunimmt (v.l.n.r.), darunter

Chemische Reaktionen lassen sich durch Elektronenbewegung innerhalb von Molekülen erklären. Jedoch war bislang eine Beobachtung der Elektronen aufgrund ihrer Schnelligkeit zu schwierig. Nun ist es einem Forscher-Team um Prof. Marc Vrakking, Direktor am Max-Born-Institut für Nichtlineare Optik und Kurzzeitspektroskopie (MBI), Berlin, gemeinsam mit weiteren Gruppen u.a. aus Mailand, Amsterdam, Lund, Lyon und Madrid gelungen, mit Hilfe von as-Laserpulsen die Elektronenbewegungen innerhalb eines Moleküls zu beobachten.
Das Augenmerk der Physiker galt zunächst dem einfachsten Molekül: Wasserstoff. Sie wollten herausfinden, wie die Ionisation bei H₂ genau abläuft. Sie ionisierten das Molekül durch einen as-XUV-Lichtpuls und teilten es per IR-Laserstrahl in zwei Fragmente, von denen das eine positiv geladen und das andere elektrisch neutral war – dort befand sich folglich das Elektron. Es zeigte sich, dass die beobachtete Dynamik der Ladungsverteilung unerwartet komplex war.
Die Diskussion mit einer Gruppe Theoretiker um Dr. Felipe Morales von der Universität Madrid und massiver Einsatz von Computersimulationen brachte u.a. die überraschende Erkenntnis, dass auch Zustände, bei denen beide Elektronen des Wasserstoffmoleküls angeregt sind, zur beobachteten Dynamik beitragen. Somit öffnet die Beobachtungsmethode bisher lediglich eine Tür in noch unerforschtes Gebiet – die ursprünglich gesuchten Erkenntnisse zur Ionisationsdynamik sind noch nicht gefunden.
[G. Sansone et al., Electron localization following attosecond molecular photoionization, Nature, 10.06.2010, DOI 10.1038/nature09084]

Photonik 4/2010

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