Emeritus Group Laserchemistry

Überblick

Zwei oberflächengebundene Biomoleküle im Laserlicht. Das rechte verbleibt im Grundzustand, während das linke durch den Laser angeregt wird, und dementsprechend eine höhere Elektronen-Dichte nahe der Oberfläche hat. Die kann mit zeitaufgelöster Photoelektronen-Spektroskopie untersucht werden.

Die Projektgruppe und spätere Abteilung Laserchemie des MPI für Quantenoptik wurde 1972/73 gemeinsam mit der Abteilung Laserplasmen gegründet mit dem Ziel, mit Hilfe von Lasern eine Brücke zwischen Chemie und Physik zu bauen. Damit wurde ein Forschungsfeld in Angriff genommen, das an der Grenze zwischen sehr hoch angeregten und bereits ionisierten Molekülen liegt. Physikalisch liegt es am Übergang zwischen normaler (Ein-Photonen) und intensiver (Mehr-Photonen) Wechselwirkung zwischen Licht und Materie. Im letzteren Fall werden die elektromagnetischen Felder teilweise vergleichbar mit den intramolekularen Feldern, so dass wegen der starken Störung die physikalisch-chemische Struktur der Moleküle neu definiert werden muss.

Im Lauf der Jahre geriet die Gruppe fast in ein Serendipity-Problem: Der Sage nach machten die drei Prinzen von Serendip (früherer Name für Ceylon) sich einst auf, um den Stein der Weisen zu suchen. Auf ihrem Weg fanden sie aber so viele Schätze, dass sie schließlich ihr ursprüngliches Ziel vergaßen, und mit dem Erreichten glücklich wurden. In ähnlicher Weise haben auch wir viele faszinierende Entdeckungen gemacht, in ganz unterschiedlichen Gebieten von Physik, Chemie und Medizin. Unseren ursprünglichen "Stein der Weisen", nämlich die laser-kontrollierte Elektronendynamik in Molekülen unter Einbeziehung von Kerndynamik zu verstehen, haben wir aber doch noch nicht ganz vergessen. Als chemische Arbeitsgruppe interessieren wir uns weniger für die physikalische Struktur zwischen Elektronen und Kernen, sondern vor allem auch für deren Funktion und Manipulation. Wir streben also letztlich eine quantenmechanische Kontrolle molekularer Funktionen über das Licht an. Wellenlänge(n), Phase(n), Polarisation(en) und Feldstärke(n) beeinflussen die Wechselwirkung zwischen Licht und Materie. Mit Hilfe dieser Parameter ist man in der Lage, die Effizienz chemischer Reaktionen mit Licht gezielt zu kontrollieren. Diese sogenannte "kohärente Kontrolle von Molekülen" kann sogar dazu benutzt werden, um in Molekülen Information zu verarbeiten, also mit Molekülen in gewisser Weise zu rechnen.