Bochumer Wissenschaftlern ist es erstmals gelungen die Hyperfeinstruktur eines Moleküls in einer Matrixstruktur zu messen. Dies ist aber wünschenswert, da man so „ultrakalte“ Chemie machen kann und astro- bzw. atmosphärenrelevante Radikal-Moleküle wie CH und OH untersuchen kann. In der Praxis heißt das, zwei Grundfragen zu lösen: Erstens muss das Objekt ausreichend gekühlt sein, um die Komplexität der Spektren zu vereinfachen. Zweitens wird eine hochauflösende Diagnostik benötigt, um die Effekte nachzuweisen. Die erste Grundfrage wurde durch Einbetten des NO in Heliumtröpfchen gelöst. Da im Mittel nur ein NO-Molekül auf 3000 Heliumatome kommt, spricht man auch von Dotierung. Dieses Verfahren wurde in Bochum erstmals für Radikale angewendet. Die Vorteile gegenüber den bisher verwendeten Molekularstrahlen sind:
- Man erhält deutlich tiefere Temperaturen von bis zu 0.4 °K.
- Das Radikal ist im Helium „gelöst“ und reagiert darum wenig mit der Umgebung
- Rotations- und Vibrationsfreiheitsgrade werden nicht unterdrückt
- Matrixverschiebungen der Spektren sind relativ gering.
Im Klartext heißt dies, dass das NO immer noch als Gas angesehen werden kann. Die Diagnostik basiert auf Bleisalzlasern selektiert für 1875 bzw. 1881 cm-1. Hiermit wurden Linienbreiten von 0.003 cm-1 aufgelöst. Es wurde nachgewiesen, dass die Hyperfeinstruktur des NO im Heliumtröpfchen im Vergleich zum freien Molekül unverändert ist. Dies zeigt, dass die mittlere Elektronenverteilung durch die Quantenflüssigkeit nicht beeinflusst wird. Die Quantenflüssigkeit wirkt sich aber auf die Dupletten-energie aus. Mit den Bochumer Arbeiten ist der Grundstein für eine Reihe von Folgeuntersuchungen weltweit gelegt worden.
Referenz:
[1] K. von Haeften, A. Metzelthin, S. Rudolph, V. Staemmler and M. Havenith,
Physical Review Letters 95, 215301 (2005)
