Molekularer Oktopus zeigt Interferenz

Quanteninterferenz von Molekülen mit 430 Atomen beobachtet.

Ein neuer Rekord im Nachweis quantenphysikalischer Eigenschaften von Nanopartikeln gelang Quantennanophysikern der Universität Wien in Kooperation mit Chemikern aus der Schweiz und den USA. Erstmals wurde das Quantenverhalten von Molekülen aus bis zu 430 Atomen nachgewiesen.

Dazu untersuchen die Forscher um Markus Arndt in einem Interferometer das Quantenverhalten immer größerer Moleküle, insbesondere deren Überlagerung an vielen Orten. Im freien Fall durchflogen die Moleküle eine Reihe von Gittern. Durch die Variation der Position des letzten Gitters konnte die Interferenz der Moleküle nachgewiesen werden. Viele Moleküle zerbrechen schon während der Präparation des thermischen Molekularstrahls. Für den Erfolg war daher eine Kooperation mit Chemikern ausschlaggebend. Sowohl dem Team um Marcel Mayor an der Universität Basel als auch Paul J. Fagan vom US-amerikanischen Konzern DuPont ist es gelungen, schwere Molekülverbindungen zu synthetisieren, die den kritischen Verdampfungsprozess überstehen.

„Anhand von speziell synthetisierten organischen Molekülen mit Komplexen aus bis zu 430 Atomen wurde die quantenmechanische Wellennatur in einem bislang experimentell unzugänglichen Massen- und Größenbereich nachgewiesen“, erklärt Arndt. Dieser „Molekulare Oktopus“ ist in Größe, Masse und Komplexität mit Insulin vergleichbar und verhält sich in vieler Hinsicht schon wie ein „klassisches“ Teilchen, bei einer Größe von bis zu 60 Angstrom, einer Masse von bis zu 6.910u und einer de-Broglie-Wellenlänge von nur 1 pm. Dennoch können die maßgeschneiderten Teilchen im jetzigen Experiment in einer Überlagerung von klar unterscheidbaren Orten existieren.

Uni Wien / KK