Atome in Echtzeit – bisher schnellste Messung von Molekülbewegungen

Am Samstag, dem 15. Juli, zeichnete die Heidelberger Akademie der Wissenschaften Prof. Dr. Manfred Lein mit dem Akademiepreis 2006 aus. Er erhält den diesjährigen Akademiepreis für seine Arbeit zur „Attosekundendynamik in Molekülen“. Die ausgezeichnete Arbeit wurde 2005 in der Zeitschrift „Physikal Review Letters“ publiziert.

Nach dem Beschuss durch einen Laserpuls emittieren Moleküle hochfrequente UV-Strahlung bzw. weiche Röntgenstrahlung. Bildlich gesprochen entreißt das Laserfeld dem Atom zunächst ein Elektron. Dieses wird beschleunigt und zum 'Molekülrumpf' zurückgetrieben. Hier kann es rekombinieren und seine Energie in Form eines hochfrequenten Photons abgeben, welches Aufschluss über die Atombewegung im Molekül gibt. Die von Lein in Heidelberg theoretisch entwickelten und am Imperial College London erstmals durchgeführten Experimente liefern die bisher höchste Zeitauflösung (ca. 100 Attosekunden = 10-16 Sekunden) bei der Messung der Moleküldynamik. Der Nutzen dieser neuartigen Methode liegt darin, dass extrem schnelle chemische Prozesse in Molekülen messbar werden, insbesondere die Anfangsphase von Reaktionen, an denen leichte Bindungspartner (vor allem Protonen) beteiligt sind. Weiterhin bietet die Methode den Vorteil, dass im Prinzip schon ein einziger Laserpuls genügt, um das Experiment durchzuführen, während bei konventionellen Methoden (Pump-Probe) mehrere Wiederholungen zwingend erforderlich waren. Die von Lein entwickelten Methoden eröffnen einen völlig neuen Zugang zum Studium von Molekülanregungen. Sie ermöglichen die Beobachtung von Atomkernen innerhalb von Molekülen in Echtzeit.

Die Heidelberger Akademie der Wissenschaften verleiht den Akademiepreis jährlich. Mit ihm wird die wissenschaftlich herausragende Leistung eines Nachwuchsforschers oder einer Nachwuchsforscherin aus Baden-Württemberg ausgezeichnet. Der mit 6.000 Euro dotierte Preis wurde 1984 vom Verein zur Förderung der Heidelberger Akademie der Wissenschaften gestiftet. „Wir möchten, dass das Prestige der Akademie jungen Forschern zugute kommt“, so Professor Dr. Peter Graf Kielmansegg, Präsident der Heidelberger Akademie der Wissenschaften. „Der Preis soll öffentlich deutlich machen, dass uns als Landesakademie die Förderung von jungen Nachwuchswissenschaftlern ein zentrales Anliegen ist.“

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