08.07.2009

Zwischen Atom und Molekül

Forscher beobachten den Zerfall eines Moleküls in Echtzeit

Wenn sich zwei Atome zu einem Molekül zusammenschließen werden die beiden massenreichen Atomkerne durch gemeinsame Elektronen, die chemische Bindung, wie von einem zähen Kleber zusammengehalten. Zieht man an den beiden Atomen so dehnt sich die Bindung bis sie schließlich reißt und das Molekül wieder in zwei Atome zerfällt. Solche Prozesse sind sehr schnell und in weniger als einer billionstel Sekunde abgeschlossen. Forscher des HZB um Philippe Wernet haben nun in Kooperation mit der Universität von Stockholm erstmals untersucht, wie ein zweiatomiges Molekül zerfällt und wie sich die „Klebefäden“, also die Elektronen, dabei verhalten. (Ph. Wernet, M. Odelius, K. Godehusen, J. Gaudin, O. Schwarzkopf, and W. Eberhardt, Phys. Rev. Lett. 103, 013001 (2009)) Für ihre Studien verwendeten sie Brom-Moleküle, Br2, die sie mit einem extrem kurzen  Laserpuls bei 395 nm anregten um dann mit einer anderen Frequenz des Lasers (23,5 eV) die äußeren, an der Bindung beteiligten, Elektronen zu untersuchen. Die Zeitauflösung ist dabei so gut, dass die Forscher das Lösen der Bindung beobachten konnten. Das Ergebnis ist überraschend: Bereits nach 85 +/-15 fs verhalten sich die Elektronen wie in isolierten Atomen, mit anderen Worten, die Bindung ist gelöst. Dabei haben sich sie beiden Atome gerade einmal um wenig mehr als das Eineinhalbfache ihres Abstands im Molekül voneinander entfernt. Diese und andere Studien werden zum Maßstab für zukünftige Untersuchungen mit neuen kohärenten Lichtquellen wie Freie Elektronen Laser um herauszufinden wie Atome und Moleküle Bindungen eingehen und brechen. Mehr dazu in der Originalveröffentlichung: Real-Time Evolution of the Electronic Structure in a Dissociating Molecule Forscher beobachten den Zerfall eines Moleküls in Echtzeit

MS