Technik wie bei Star Trek: Forscher konstruieren erstmals Moleküle mit einem Laser

Der echte Trekkie weiß sofort, worum es geht, wenn von einem Replikator die Rede ist. Diese Geräte werden im Star-Trek-Universum genutzt, um Materie zu synthetisieren – vor allem Essen. Derartige Technologien gehören natürlich in die Welt der Science-Fiction. Einem Team von Wissenschaftlern der Hebrew University in Israel sowie der Universität Kassel gelang es, Moleküle mit Hilfe eines Lasers zu synthetisieren.

Atomare Bindungen mit Licht erschaffen

Okay, so wirklich mit der Replikatortechnologie vergleichbar ist die neue Technologie noch nicht, aber sie geht definitiv in eine ähnliche Richtung. Es geht um eine Art Fließbandherstellung von spezifischen Molekülen. Einem Team von Wissenschaftlern gelang es, einen großen Schritt in diese Richtung zu machen. Mit Hilfe von leistungsstarken Lasern lenkten sie chemische Prozesse in die gewünschte Richtung. Möglicherweise läuteten sie damit eine neue Ära in der Photochemie ein.

Licht zur Schaffung atomarer Bindung zu nutzen, ist kein neues Konzept. Das Gegenteil, also das Aufbrechen molekularer Bindungen mit Lasern, wird schon seit Jahrzehnten praktiziert. Die Bildung atomarer Bindungen auszulösen gestaltete sich jedoch deutlich schwieriger. Dem Team aus Deutschland und Israel gelang dies aber, und vor Kurzem präsentierten sie diesen Prozess live.

Die Forscher beschossen eine Gruppe Magnesium-Atome mit sehr kurzen Lichtimpulsen und erzeugten so Magnesium-Dimer (Mg2), also zwei miteinander verbundene Magnesium-Moleküle. Durch Veränderung des Lichtstrahls gelang es ihnen, die Zahl der sich formenden Moleküle zu erhöhen. Laut APS Physics bedeutet das, dass Laser generell einsetzbar seien, um Molekülstücke zu zerschneiden und wieder zusammenzusetzen, bis ein gewünschtes Endpodukt erreicht wird.

In der Vergangenheit hatten Wissenschaftler das Problem, dass es schwierig war, zu beweisen, dass die Entstehung neuer Bindungen mit dem Laserstrahl in Verbindung zu bringen ist und nicht bloß das Produkt einer zufälligen Reaktion darstellt. Dieses Problem lösten die Forscher, indem sie eine kleine Zahl Atome mit Laserimpulsen im Femtosekundenbereich beschossen.

“The energy absorbed from the pulse leads to a rearrangement of the atoms’ electrons, resulting in a chemical bond. We hope that these accomplishments will motivate other groups to look again into the coherent control of chemical reactions and thus revive the field”, so die Leiterin des Projekts, Christine Koch. Das Team veröffentlichte die Ergebnisse in der Fachzeitschrift Physical Review Letters.

Bis wir in der Küche einen Replikator stehen haben, wird es noch etwas dauern. Aber ein erster Schritt ist gemacht.

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