21.11.2005

Molekül im Nanotröpfchen

In einem fünf Nanometer kleinen Tropfen aus supraflüssigem Helium lässt sich ein Stickstoffoxid-Molekül einfangen.


Molekül im Nanotröpfchen

In einem fünf Nanometer kleinen Tropfen aus supraflüssigem Helium lässt sich ein Stickstoffoxid-Molekül einfangen.

In einem fünf Nanometer kleinen Ball aus supraflüssigem Helium haben Bochumer Chemiker um Prof. Dr. Martina Havenith-Newen (Lehrstuhl für physikalische Chemie II) bei –272,78 °C – nur 0,37 °C über dem absoluten Nullpunkt – ein Stickstoffoxid(NO)-Molekül eingefangen. Mittels eines hochauflösenden Infrarotlasers, der einen charakteristischen chemischen Fingerabdruck liefert, konnten die Forscher erstmals Informationen über die Wechselwirkung zwischen dem NO-Molekül und seiner Umgebung herausfinden. Über ihre Ergebnisse berichten sie in der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift „Physical Review Letters“.

Das Helium-Nanotröpfchen besitzt bei ultrakalten Temperaturen seltsame Eigenschaften: Es ist supraflüssig, d. h. es hat keine Reibung. „Ein Molekül kann daher reibungslos in dem Helium-Nanotröpfchen rotieren“, erklärt Prof. Havenith-Newen, „und das konnten wir beim NO direkt beobachten.“ Während in normalen Molekülen nur gepaarte Elektronen auftreten, handelt es sich beim NO um ein „Radikal“: Es hat ein einzelnes ungepaartes Elektron, was typisch ist für besonders reaktive Moleküle. Erstmals konnten die Chemiker detailliert untersuchen, wie das Helium-Nanotröpfchen die Elektronen beeinflusst – nämlich fast gar nicht: Der infrarote Fingerabdruck des NO im Helium-Nanotröpfchen ist fast identisch mit dem Fingerabdruck des NO Moleküls im Vakuum.


Im Nanotröpfchen ist das NO-Molekül wie in einem winzigen Labor eingefangen. (Quelle: RUB)

Damit eröffnen sich neue Möglichkeiten für die Zukunft: „Supraflüssige Helium-Nanotröpfchen sind Erfolg versprechende Nanolaboratorien, womit man chemische Reaktionen bei ultrakalten Temperaturen untersuchen kann“, so Prof. Havenith-Newen. Außerdem zeigte das Infrarotspektrum die seltsame Quantennatur des supraflüssigen Helium-Nanotröpfchens.

Quelle: Ruhr-Universität Bochum

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