Ludwig-Maximilians-Universität München
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Quantenoptik

Lichtpulse brechen C-H-Bindung selektiv

München, 08.05.2014

Ein internationales Wissenschaftlerteam hat eine Kontrollmöglichkeit gefunden, mit Hilfe von Lichtwellen eines Femtosekundenpulses selektiv C-H Bindungen in symmetrischen Kohlenwasserstoffmolekülen zum Schwingen und Brechen zu bringen.

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Illustration der gerichteten Protonenemission aus Acetylen mit einer spezifischen Laserwellenform. Die kohärente Überlagerung der Schwingungen, die für den selektiven Bindungsbruch verantwortlich ist, entsteht durch eine Kombination aus der Laseranregung der asymmetrischen CH-Streckschwingung und der Anregung der symmetrischen CH-Streckschwingung in den Ionisationsschritten, die durch einen Farbwechsel von Grün (neutral) über Gelb (Kation) nach Orange (Dikation) angedeutet sind. (Abbildung: Christian Hackenberger / MPQ)

Chemische Bindungen zwischen Kohlenstoff- und Wasserstoffatomen gehören zu den stärksten in der Natur. Für die chemische Synthese und die Entwicklung neuer biologisch-aktiver Moleküle ist es von großem Interesse, insbesondere in symmetrischen Molekülen, diese Bindungen selektiv zu brechen. Am Beispiel von Acetylen-Ionen hat jetzt ein internationales Wissenschaftlerteam gezeigt, dass dies mit ultrakurzen Lichtpulsen maßgeschneiderter Wellenform möglich ist. Die Forscher fanden heraus, dass sie durch Variation der Pulsform steuern können, welche der beiden C-H Bindungen des symmetrischen H-C≡C-H Moleküls bricht. In ihrer Veröffentlichung (Nature Communications) erklären sie ihre Ergebnisse mit einem neuen Quantenkontrollmechanismus, der auf der Kombination licht-induzierter Schwingungen beruht.

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