Neue Studien zur chemischen Reaktionsdynamik unter ultrakalten Bedingungen denkbar
Chemische Reaktionen laufen im Normalfall viel zu schnell ab, um sie beobachten zu können. Erst in den letzten Jahren ist es Forschern nahezu gelungen, Moleküle «auf frischer Tat» zu ertappen.
Nahe dem absoluten Nullpunkt fallen Moleküle in den energieärmsten Zustand und schwingen kaum noch. Als Folge laufen auch chemische Reaktionen bei dieser extremen Kälte wie in Zeitlupe ab, denn es fehlt an Energie für schnellere Umlagerungen und Bewegungen. Das macht es möglich, die Zwischenschritte - die kurzlebigen Übergangszustände - der Reaktion erstmals genau zu beobachten.
Durch Magnetfelder und gezielte Laserpulse erzeugten Forscher der Harvard Universität die Kälteste je erzeugte Reaktion. Dadurch konnten die Forscher erstmals den Übergangszustand zwischen intakten KRb-Molekülen und der Bildung einzelner Kalium- und Rubidiummoleküle beobachten und quasi «einfrieren». Bei diesem Zwischenprodukt lagern sich zwei KRb-Moleküle zusammen und bilden den angeregten Ionenkomplex K2Rb2*, wie die Forscher erklären. «Aus der Signalstärke unserer Beobachtungen schließen wir auf eine Lebensdauer dieses Zwischenschritte von rund 350 Nanosekunden», berichten Dr. Ming-Guang Hu und sein Team.
Neue Einblicke in die Dynamik von Reaktionen
«Diese Technik ebnet den Weg für weitere Studien der Reaktionsdynamik unter ultrakalten Bedingungen – und dies bis in den Quantenzustand hinein aufgelöst», konstatieren Hu und sein Team. Im nächsten Schritt planen sie bereits, in die verlangsamte Reaktion einzugreifen, indem sie beispielsweise einzelne Moleküle anstoßen oder anderweitig manipulieren.