Anzeige
1 Monat GRATIS testen, danach für nur 9,90€/Monat!
Startseite »

Wie Laser die Chiralität überlisten könnten

Astronomie|Physik Technik|Digitales

Wie Laser die Chiralität überlisten könnten
chirales_molekuel.jpg
Mit Hilfe von Laserstrahlen möchten die Forscher spiegelbildliche Moleküle sortieren. Das funktioniert bis jetzt allerdings nur auf dem Papier. Bild: Birgit Lachner, wikipedia.de
Eine Gruppe theoretischer Physiker der Universität von Basel hat zusammen mit Kollegen der chinesischen Akademie der Wissenschaften ein Verfahren zur Sortierung chiraler Moleküle entwickelt ? zumindest auf dem Papier. Dabei werden die Moleküle in einem Strahl im Vakuum durch drei verschiedene Laserstrahlen geschossen, deren Frequenzen die Elektronen der Moleküle zu Energieübergängen anregen. Den Berechnungen der Forscher zufolge werden die Moleküle dabei je nach ihrer Händigkeit und ihres Spinzustands unterschiedlich stark von ihrer Flugrichtung abgelenkt und könnten somit sortiert werden.

Ein Molekül wird als chiral bezeichnet, wenn es in genau zwei zueinander spiegelbildlichen Zuständen auftreten kann. Da oftmals nur einer der beiden Zustände (entweder der links- oder der rechtshändige) eine gewünschte biochemische Funktion etwa in der Zellbiologie hat, stehen chirale Moleküle schon seit vielen Jahrzehnten im Fokus der Forscher.

Christoph Bruder und seine Kollegen haben nun ein Konzept entwickelt, mit dem sich chirale Moleküle abhängig von ihrer Chiralität und dem Wert ihres Spins sortieren lassen. Dazu müssen die Teilchen durch drei sich überlagernde Laserstrahlen fliegen, deren Frequenzen allerdings genau auf die verwendeten Moleküle abgestimmt sein müssen.

Zwei der drei Laserstrahlen müssen der Studie der Forscher nach Elektronenübergänge in den Molekülen anregen, die für beide Händigkeiten genau gleich sind. Der dritte Strahl hingegen regt einen Energieübergang an, dessen quantenmechanische Phase für links- und rechtshändige Moleküle unterschiedlich ist.

Wenn nun die Moleküle des Strahls zudem alle in die gleiche Richtung weisen, so erfahren sie beim Durchgang durch den Strahl je nach Händigkeit (links oder rechts) und Spinzustand (genauer gesagt der Projektion der Spinachse auf eine gegebene Richtung ? nach oben oder nach unten) eine unterschiedliche Ablenkung aus ihrer Flugbahn. Somit werden die Moleküle in vier verschiedene Gruppen sortiert, den vier Kombinationen der beiden Händigkeiten und Spinzuständen entsprechend.

Anzeige

Bruder vergleicht sein Konzept mit dem berühmten Stern-Gerlach-Experiment der Quantenphysik, in dem ein Strahl von Atomen in einem Magnetfeld in zwei Bahnen mit unterschiedlichem Spinzustand aufgespalten wird. Die Forscher weisen allerdings darauf hin, dass ihr Effekt nur äußert schwach ist und somit wohl nur im Labor mit ultrakalten Molekülen beobachtet werden kann. Obwohl praktische Anwendungen zur Sortierung chiraler Moleküle daher fraglich sind, ließe sich mittels des vorgeschlagenen Versuchs Grundlagenphysik betreiben.

Physical Review Letters, Bd. 99, Artikel 130403 Stefan Maier
Anzeige

Wissenschaftsjournalist Tim Schröder im Gespräch mit Forscherinnen und Forschern zu Fragen, die uns bewegen:

  • Wie kann die Wissenschaft helfen, die Herausforderungen unserer Zeit zu meistern?
  • Was werden die nächsten großen Innovationen?
  • Was gibt es auf der Erde und im Universum noch zu entdecken?

Hören Sie hier die aktuelle Episode:

Aktueller Buchtipp

Sonderpublikation in Zusammenarbeit  mit der Baden-Württemberg Stiftung
Jetzt ist morgen
Wie Forscher aus dem Südwesten die digitale Zukunft gestalten

Wissenschaftslexikon

Ae|ro|pho|to|gram|me|trie  auch:  Ae|ro|pho|to|gram|met|rie  〈[ae–] f. 19; unz.〉 = Aerofotogrammetrie … mehr

Fik|ti|on  〈f. 20〉 1 Erdichtung 2 etwas, das nur in der Fantasie, Vorstellung existiert … mehr

Kampf|schwim|mer  〈m. 3; Mil.〉 Einzelkämpfer der Marine, der mit Sauerstoffgerät, Schwimmflossen usw. ausgerüstet unter Wasser an feindliche Ziele heranschwimmt, um diese zu erkunden od. zu zerstören

» im Lexikon stöbern
Anzeige
Anzeige
Anzeige