Quantenkontrolle

Die Femtosekundenzeitskala ist die Zeitskala für die Kernbewegung in einem Molekül. Molekulare licht­induzierte Dynamik, wie zum Beispiel Isome­ri­sierungen, Vibrationen, Dissoziationsprozesse, Energierumverteilungsmechanismen etc. lassen sich mit geeigneten Femtosekundentechniken sowohl in Echtzeit beobachten als auch gezielt steuern.

Mit der Femtosekunden-Photoelektronen­spektros­kopie können strukturelle und auch elektronische molekulare Konfigurationsänderungen mit hoher Empfindlichkeit in Echtzeit beobachtet werden. Dabei kommt eine Technologiekombination von Molekularstrahltechnik, Femtosekundentechnik und Flugzeitspektroskopie zum Einsatz. Mit der Methode gehen wir an Modellsystemen chemisch und biologisch orientierten Fragestellungen zu photoinduzierten Primärprozessen nach, sowie Fragestellungen zur Quantenoptik.

Die mikroskopische Kontrolle chemischer Reaktionen mit Hilfe von Laserlicht mit dem Ziel einer höheren Ausbeute erwünschter Produkte, der Vermeidung unerwünschter Nebenprodukte und der Erzeugung neuartiger Substanzen ist ein zentrales Ziel der physikalischen Chemie. Es hat sich gezeigt, dass an komplexen Molekülen einfache berechenbare Laserfelder nicht ausreichen, diesem Ziel nahe zu kommen. Deshalb wurden von der Theorie rückkopplungsgesteuerte adaptive Techniken vorgeschlagen. Die experimentelle Umsetzung erfolgt in der Weise, dass über ein Rückkopplungsalgorithmus ein realer (spektral breiter) Laserpuls per Computer in Verbindung mit einer geeigneten Optik geformt, die Ausbeute an erwünschten Produkten gemessen und das hieraus gewonnene Wissen direkt zur Berechnung neuer, besserer Pulsformen benutzt wird. Der entsprechende Aufbau wird oft als ein selbstlernendes Lasersystem bezeichnet. In Verbindung mit der Photoelektronenspektroskopie wird diese Technik auf oben skizzierte Fragestellungen angewendet.