Prof. Dr. Stefanie Gräfe.

Chemische Reaktionen mit Licht beeinflussen

Prof. Dr. Stefanie Gräfe ist deutsche Koordinatorin von EU-gefördertem, internationalen Netzwerk zur Attosekunden-Chemie
Prof. Dr. Stefanie Gräfe.
Foto: Jan-Peter Kasper/FSU
  • Light
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Meldung vom: 11. Dezember 2019, 07:42 Uhr | Verfasser/in: Sebastian Hollstein

Links als Pfeil das kurzgepulste Licht (Attosekunde), das Atom mit unterschiedlich geladenen Zonen (rot und blau) und ein Elektron, das aus dem Atom herausgeschossen wurde, wodurch sich die Ladungen verschieben können. Links als Pfeil das kurzgepulste Licht (Attosekunde), das Atom mit unterschiedlich geladenen Zonen (rot und blau) und ein Elektron, das aus dem Atom herausgeschossen wurde, wodurch sich die Ladungen verschieben können. Foto: FSU

Um zu beobachten, was im Inneren von Atomen geschieht, können For­schende sie mit Röntgen- oder extrem ultravioletter Strahlung durchleuchten. Allerdings müs­sen sich für diese Art der Spektroskopie die Lichtblitze auf der gleichen Zeitebene wie die Elektronen um den Atomkern bewegen. Dafür sind Laserpulse im Attosekunden­be­reich nötig - das entspricht dem Trillionstel einer Sekunde. Vor allem dank technischer In­novationen - insbesondere im Bereich der Lichtquellen - hat sich diese Methode in den vergangenen Jahren sehr schnell entwickelt und verspricht nahezu revolutionäre Fort­schrit­te im Bereich der physikalischen Chemie. Um ihr Potenzial weiter auszuloten und vor allem konkret zu nutzen, haben Forschende aus Chemie und Physik nun ein internatio­na­les Netzwerk gegründet, durch das sie ihre Zusammenarbeit in diesem Bereich weiter in­tensivieren wollen. Die Europäische Union fördert die neue Kooperationsbasis in den kom­menden vier Jahren mit insgesamt etwa einer halben Million Euro. Bisher sind Wissen­schaft­lerinnen und Wissenschaftler aus insgesamt 25 Ländern beteiligt. Deutsche Reprä­sen­tantin und Koordinatorin innerhalb der sogenannten COST-Aktion ist Prof. Dr. Stefanie Gräfe von der Friedrich-Schiller-Universität Jena.

Elektronen herausschießen, Bindungen brechen

Die Jenaer Chemikerin interessiert sich dabei nicht nur für die Beobachtung von Elektro­nen. "Durch die Attosekunden-Chemie können wir nicht nur ins Innere von Atomen schau­en, sondern dort möglicherweise auch aktiv chemische Reaktionen beeinflussen", erklärt Stefanie Gräfe. "Die kurz gepulsten Lichtstrahlen können so eingesetzt werden, dass sie Elektronen sozusagen aus dem Gefüge herausschießen und somit ganze Bindungen auf­brechen - auf anderen Wegen können möglicherweise neue Bindungen geschaffen wer­den. Führt man das gezielt aus, so lassen sich praktisch künstlich Ladungsverschie­bun­gen herbeiführen, die chemische Reaktionen begünstigen." Somit ließen sich Abfallpro­dukte vermeiden, die dann entstehen, wenn ein Molekül da anbindet, wo es nicht hin soll. Generell könnten Prozesse dieser Art effizienter gestaltet werden. Hier gelte es aber zu­nächst, mehr über den Ablauf chemischer Reaktionen mithilfe von Attosekunden-Laser­strahlen näher herauszufinden.

Als Theoretikerin arbeitet Stefanie Gräfe vor allem am Computer. Sie wird im Rahmen des Netzwerkes beispielsweise Experimente entwerfen, die im Labor durchgeführt werden. Aus den daraus hervorgehenden Daten entwickelt die physikalische Chemikerin an der Universität Jena dann Modelle, um die wirkenden Phänomene zu erklären.

Netzwerk sucht Mitglieder

Das Netzwerk führt Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler, die zu einem Thema for­schen, zusammen. Es ermöglicht ihnen beispielsweise den direkten Austausch unterein­ander während gemeinsamer Treffen sowie längere Forschungsaufenthalte an beteiligten Institutionen und kleinere Workshops etwa für den wissenschaftlichen Nachwuchs. "Um breit aufgestellt zu sein und alle Kompetenzen in diesem Bereich zu bündeln, haben wir na­türlich großes Interesse daran, dass das Netzwerk wächst", sagt Prof. Dr. Stefanie Gräfe. "Deshalb freuen wir uns, wenn sich weitere Forscherinnen und Forscher anschließen.

Kontakt:

Stefanie Gräfe, Univ.-Prof. Dr.
Telefon
+49 3641 9-48330
Fax
+49 3641 9-48302
Raum 115
Helmholtzweg 4
07743 Jena
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