Forscher aus Kanada haben erstmals eine chemische Reaktion mit einem Laserstrahl gesteuert, ohne dass die dabei beteiligten Moleküle die Energie des Strahls absorbierten. Der Strahl wirkt vielmehr wie ein gewöhnlicher chemischer Katalysator, allerdings auf optischem Wege. Die Wissenschaftler glauben, damit den Schlüssel für eine hochpräzise Steuerung chemischer Reaktionsabläufe in der Hand zu halten.
In ihrem Experiment schossen die Forscher Laserblitze, die nur winzige Bruchteile einer Sekunde dauerten, auf sich im Zerfall befindende Moleküle aus Brom- und Iodatomen. Bei diesem Vorgang entstanden zwei verschiedene Klassen von Bromatomen, die sich in der Größe ihres quantenmechanischen Drehimpulses unterschieden. Der relative Anteil der beiden Klassen ließ sich dabei mithilfe des Laserstrahls kontrollieren.
Dem Mitglied der Forschergruppe Albert Stolow zufolge veränderten die schwachen Laserblitze die Energielandschaft der Moleküle und damit auch die Wahrscheinlichkeit der beiden unterschiedlichen Zerfallswege. Da die Energie der Photonen des Laserstrahls zu schwach war, um die die Moleküle aufbauenden Atome zu ionisieren, wurde dabei keine Energie absorbiert.
Eine Aufheizung der Gasmischung stellte bisher das größte Problem bei der Steuerung chemischer Reaktionen mithilfe von Laserstrahlen dar. Da die neue Methode auf einem grundlegend anderen Konzept beruht ? der quantenmechanischen Verschiebung der Energieniveaus der Moleküle in den elektrischen Feldern des Laserstrahls ?, könnte sie für die genaue Kontrolle chemischer Reaktionen eingesetzt werden. Stolow vergleicht die Funktionsweise seines Laserstrahls mit der eines gewöhnlichen chemischen Katalysators, nur dass eben in diesem Fall die Energetik des Reaktionsablaufs nicht auf chemischem, sondern auf optischem Wege beeinflusst wird.
Science, Bd. 314, S. 278 Stefan Maier
