Image

Schnittbild eines Molekülorbitals

Physikern der Universität Würzburg ist es erstmals gelungen, Details der Elektronenhülle eines Moleküls abzubilden. Aus diesen können sie Informationen über die Moleküleigenschaften gewinnen und damit möglicherweise zur Entwicklung neuer Materialien beitragen.

Energiespektren und Winkelverteilungen der Elektronen geben erstmals Einblick in die Kopplung zwischen elektronischen Zuständen und Schwingungen von Molekülen. Grafik: Martin Graus

Es sieht ein wenig aus wie eine Ansammlung von Bienenwaben, die sich in Gruppen von jeweils sieben Waben kreisförmig angeordnet haben: das Molekül Coronen. 24 Kohlenstoffatome bilden dabei sechs Benzolringe mit zwölf Wasserstoffatomen an der Außenseite. Im Unterschied zu einer Bienenwabe ist dieses Molekül allerdings flach.

Physiker der Universität Würzburg haben jetzt mit Hilfe einer speziellen Technik ein Bild dieses Moleküls gewonnen, das ihnen Informationen über ganz spezielle Eigenschaften, nämlich die Kopplung von Schwingungen an Anregung in der Elektronenhülle, liefert. Das war bisher nur auf der Basis theoretischer Berechnungen möglich. Unterstützt wurden sie dabei von Wissenschaftlern des Max-Planck-Instituts in Halle, der Universität Bayreuth und des Forschungszentrums Jülich. In der aktuellen Ausgabe der Physical Review Letters stellen sie ihre Arbeit vor.

Schwingungsvarianten im Molekül
„Die Elektronen in den Hüllen um die Atomkerne – Physiker sprechen von Atom- oder Molekülorbitalen – sind verantwortlich für die physikalischen, chemischen und strukturellen Eigenschaften von Atomen und Molekülen“, erklärt Dr. Achim Schöll, Physiker und Privatdozent am Lehrstuhl für Experimentelle Physik VII der Universität Würzburg. Dabei stehen die Elektronen allerdings immer auch in einer Wechselwirkung mit dem Molekülgerüst . Änderungen der Elektronenhülle führen somit auch zu einer Veränderung der Molekülstruktur und zur Anregung von Schwingung der Atomkerne.

Solche Veränderungen waren bislang im Experiment schon beobachtbar. Das Problem dabei: „Die experimentellen Daten haben uns nur gesagt, dass eine Schwingung eine bestimmte Energie besitzt. Allerdings gibt es in einem Molekül eine Menge Schwingungsmoden mit sehr ähnlicher Energie“, so Achim Schöll. Während nämlich in einem Molekül, das aus zwei Atomen aufgebaut ist, nur eine Schwingungsmode existiert – die Atome können sich nur aufeinander zu oder voneinander weg bewegen –steigt die Zahl der Möglichkeiten mit wachsender Atomanzahl schnell an.

Mehr dazu: hier



Zurück zur Übersicht
Facebook  
Dieser Newsletter wird herausgegeben von der Deutschen Gesellschaft für Materialkunde e.V. (Impressum)
Datenschutzerklärung
Redaktion: Dipl.-Ing. Fahima Fischer
Kontakt: presse@dgm.de

(Newsletter abbestellen)