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 Wissenschaft
11.12.2007

Musikalische Molek├╝le

Kernphysiker machen Molek├╝lschwingungen h├Ârbar

Erstmals konnten Forschern am Heidelberger Max-Planck-Instituts f├╝r Kernphysik die Frequenzen einer Molek├╝lschwingung analysieren. Zur Veranschaulichung haben sie die Schwingungen eines Wasserstoffmolek├╝ls h├Ârbar gemacht.

Zum ersten Mal ist es Forschern des Heidelberger Max-Planck-Instituts f├╝r Kernphysik gelungen, die Frequenzen einer Molek├╝lschwingung zu analysieren. Zur Veranschaulichung haben sie diese sogar h├Ârbar gemacht. Im Internet kann nun jeder den Schwingungen eines Wasserstoffmolek├╝ls lauschen.

Eine Molek├╝lschwingung unterscheidet sich physikalisch betrachtet kaum von einem Musikakkord: Die T├Âne, aus denen sich ein Akkord zusammensetzt, sind in der Physik mit den Frequenzen oder auch Quantenzust├Ąnden eines Molek├╝ls vergleichbar.

Die Atome in einem Molek├╝l schwingen in bestimmten Frequenzen, die zusammen die Molek├╝lschwingung erzeugen. Die Forscher haben es nun geschafft, die Quantenzust├Ąnde eines Wasserstoffmolek├╝ls genau zu bestimmen. Um die Frequenzen zu analysieren, werden ultrakurze Laserimpulse, welche nur etwa ein Millionstel Teil einer Milliardstel Sekunde dauern, verwendet. Um das Ergebnis ihrer Forschungsarbeit zu veranschaulichen haben die Forscher die Molek├╝lschwingung in einen Musik┬şakkord verwandelt, den es nun im Internet zum Anh├Âren gibt. Das Lauter- und Leiserwerden der Tonsignale (Schwebungen) entspricht dabei dem Abstand der gegeneinander schwingenden Atomkerne des Molek├╝ls.

Seit 2002 arbeiteten die Forscher mit einer Gruppe der Kansas-State-University an dem Projekt zu Molek├╝lschwingung. Durch die Arbeit mit weltweit konkurrenzf├Ąhigen ultrakurzen Laserimpulsen und einer Zeitaufl├Âsung des Experiments unter 0,1 Femtosekunden liegen die Forscher damit  in der internationalen Spitzengruppe. ÔÇ×Erstmals ist es uns nun gelungen, nicht nur die Bewegung des Molek├╝ls abzufilmen sondern auch die r├Ąumliche Verteilung der beteiligten Quantenzust├Ąnde und deren Frequenzen aus den Messdaten zu extrahieren,ÔÇť so Bernold Feuerstein vom Max-Planck-Institut.

Die Forscher sind ihrem Ziel,  chemische Reaktionen mit Laserimpulsen zu manipulieren, ein St├╝ck n├Ąher gekommen. K├╝nftig k├Ânnte so die Aktivit├Ąt eines Enzyms durch Laserfelder gezielt gesteuert werden. ÔÇ×Quantendynamik ist die Basis aller wesentlicher Prozesse in der Chemie und der Molekularbiologie,ÔÇť erkl├Ąrt Feuerstein. In Zukunft werde die Quantendynamik die Rolle einer ÔÇ×BasiswissenschaftÔÇť in vielen Disziplinen ├╝bernehmen.

von Stephanie Uther
   

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