Tieferer Einblick in Moleküleigenschaften
Neue spektroskopische Methode liefert gekoppelte Informationen über Struktur und Masse von Molekülen.
Neue spektroskopische Methode liefert gekoppelte Informationen über Struktur und Masse von Molekülen.
Wissenschaftler des Max-Born-Instituts für Nichtlineare Optik und Kurzzeitspektroskopie haben eine spektroskopische Methode entwickelt, welche die gleichzeitige Messung mehrerer Moleküleigenschaften erlaubt. Zwar werden schon jetzt mit der Rotationsspektroskopie molekulare Strukturen voneinander unterschieden und mit einem Massenspektrometer die atomare Masse bestimmt. Doch diese Messungen konnten bisher nur einzeln oder nacheinander – nicht jedoch gleichzeitig – durchgeführt werden.
Abb.: Nach der Anregung der Rotation der Moleküle wird zeitlich variabel deren Zustand durch ausrichtungsabhängige Ionisation ermittelt. Aus dem gewonnenen Signal in der Zeit können per Fourier-Transformation die verschiedenen Rotationsfrequenzen ermittelt werden. (Bild: C. Schröter et al., Science)
Die von den Berliner Forschern entwickelte Correlated Rotational Alignment Spectroscopy (CRASY) erlaubt es nun, verknüpfte Eigenschaften von molekularer Struktur und atomarer Zusammensetzung gleichzeitig zu bestimmen. Dazu regen die Forscher die Moleküle mit einem ultrakurzen Laserpuls zum Rotieren an. Zeitversetzt schicken sie einen zweiten Puls hinterher, der das Molekül ionisiert. Dieses Experiment wiederholen die Forscher vielfach, wobei die Moleküle unterschiedlich viel Zeit zum Rotieren haben. Da die Drehung des Moleküldipols im Raum die Ionisationswahrscheinlichkeit beeinflusst, wird auf diese Weise die Rotationsbewegung der Moleküle auf die Anzahl erzeugter Ionen und Elektronen abgebildet. Das Gewicht der entstehenden Molekülionen wird mit einem Massenspektrometer bestimmt, die Rotationsfrequenzen lassen sich aus der zeitabhängigen Anzahl ionisierter Moleküle berechnen.
Die Forscher erhalten so gekoppelte Informationen über Struktur und Masse. „Mit CRASY bekommen wir viel mehr Informationen als mit herkömmlichen Methoden, denn wenn man zwei Moleküleigenschaften gleichzeitig misst, verdoppelt sich der Informationsgehalt nicht nur, sondern er steigt ins Quadrat“, sagt Thomas Schultz vom MBI. Mit einem einzigen Experiment konnten die Forscher die Rotationskonstanten für zehn stabile Isotope des Kohlenstoffdisulfids (CS2) ermitteln, darunter auch drei bisher unzugängliche.
MBI / KK
