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Chemie mit physikalischen Methoden

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Jeannine Gleim forscht für ihre Arbeit an überkritischen chemischen Stoffen. Das h?rt sich gef?hrlicher an als es ist - spektakul?r ist es trotzdem: Ein Hochleistungslaser ist Jeannines wichtigstes Hilfsmittel.

北京福彩网站überschnell, übergenau und übermodern k?nnte man Jeannine Gleims Forschung am Institut für Physikalische und Theoretische Chemie in wenigen Worten zusammenfassen. Denn sie m?chte chemische Interaktionen mit modernster Lasertechnik sichtbar machen noch w?hrend sie ablaufen. Dafür bewegt sie sich im Grenzbereich zwischen Physik und Chemie. Die Physik bietet die Messmethoden im HighTech-Laserlabor, die Chemie die Untersuchungsgegenst?nde mit überkritischen Stoffen, die auch als Fluide bezeichnet werden. Fluide werden sie genannt, weil sie wie Flüssigkeiten flie?en k?nnen. überkritisch werden diese Fluide genannt, weil sie aber keine wirklichen Flüssigkeiten sind. Ihr Aggregatzustand kann n?mlich nicht eindeutig dem flüssigem oder dem gasf?rmigen Zustand zugeordnet werden. Und genau das macht den Reiz aus.

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北京福彩网站 Jeannine Gleim muss ihren hochkomplexen Versuchsaufbau bis auf den Mikrometer genau justieren. | Foto: Volker Lannert

Moleküle sind keine starren Gebilde. Sie befinden sich stets in Schwingung. Oszillation nennt sich das. Und das betrifft nicht nur das Molekül als Ganzes, sondern auch dessen chemische Bindungen. Mit welcher Frequenz die einzelnen Bindungen schwingen, das k?nnen Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen verh?ltnism??ig einfach überprüfen. Für ihre Masterarbeit hat sich Jeannine dieses Wissen zu Nutze gemacht. Mit Hilfe der Infrarotspektroskopie stimulierte Jeannine einzelne Bindungen eines Moleküls. Dabei hatte das verwendete Infrarotlicht genau die gleiche Frequenz wie die der Bindung. Stimulierte sie eine Bindung, so beeinflusste sie damit auch die anderen innerhalb desselben Moleküls, aber auch zwischen verschiedenen Molekülen. Was Jeannine herausgefunden hat: In der überkritischen Phase ist die gegenseitige Beeinflussung der einzelnen Bindungen verschiedener Moleküle schw?cher, weil die Interaktionen zwischen den Molekülen schw?cher werden.

Für ihre Doktorarbeit am Institut für Physikalische und Theoretische Chemie geht Jeannine nun einen Schritt weiter: Mit Hilfe der mehrdimensionalen Infrarotspektroskopie. Der Vorteil: Jeannine kann so gleich mehrere Bindungen gleichzeitig zum Oszillieren bringen und sogar den Energiefluss innerhalb des Moleküls beobachten. Ihr Hochleistungslaser schie?t dafür superkurze Lichtblitze ab, die nur wenige Femtosekunden andauern. Eine Femtosekunde ist der billiardstel Teil einer Sekunde – so wahnsinnig schnell, dass selbst die schnellsten chemischen Reaktionen oder spontane Bewegungen des Moleküls wie bei ei-nem photographischen Schnappschuss geradezu eingefroren sind.

Und wie das genau funktioniert, erfahren Sie hier in unserer Bildergalerie.

Bildergalerie

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Fotos: Volker Lannert

Mit ihrer Arbeit leistet Jeannine echte Pionierarbeit: Noch z?hlt die Forschung mit der mehrdimensionalen Infrarotspektroskopie, auch MDIR abgekürzt, zur Grundlagenforschung. Doch das Potential ist riesig. Umwelttechnik, Pharmaindustrie, Materialforschung und auch Medizin k?nnten in Zukunft davon profitieren. Denn ?hnliche hochaufl?sende bildgebende Verfahren wie die Kernspintomographie gibt es zwar bereits, doch MDIR hat einen ent-scheidenden Vorteil: Nur sie zeigt superschnelle Interaktion auf molekularer Ebene in Echtzeit.

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Jeannine Gleim flitzt mit Lichtgeschwindigkeit zum Doktorhut. | Foto: Volker Lannert

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