“Ham’s aans g’seng?” donnerte der österreichische Physiker Ernst Mach zornig vor etwa 100 Jahren Studenten und Kollegen an, als diese über die damals neue Atomtheorie sprachen. Längst könnte man auf wienerisch antworten: “Eh!”, aber Atome wirklich zu sehen, bedarf es feinster Instrumente wie dem Rastertunnelmikroskop. Das Max-Planck-Institut für Festkörperphysik in Stuttgart berichtet nun von einer Forschung , bei der man nicht nur einzelne Atome auf den Bildschirm bekomme, sondern ihnen gewissermaßen bei der Arbeit zusehen kann, genauer gesagt beim Wechsel in angeregte Zustände und zurück, was die wirkliche Bedeutung des meist falsch benutzten Wortes Quantensprung ist.
Ein Rastertunnelmikroskop ist ein Instrument, das eine atomare Spitze aus leitendem Material sehr nahe an das Atom bringt, ohne direkten Kontakt. Die Elektronen der Hülle können die Distanz mittels des quantenmechanischen Tunneleffekts überwinden, der dabei entstandene Strom ist messbar und daraus ein Bild des Atoms, respektive seiner Hülle, erstellbar. Atome werden sichtbar. Dabei ergibt sich jedoch ein etwas verschwommenes Bild, da Ort und Impuls der Elektronen in der Hülle nicht beliebig genau gleichzeitig bestimmt werden können.
Um jedoch Elektronen dabei zu beobachten, wie sie in einem Atom respektive Molekül in angeregte Zustände wechseln, setzt die Forschungsgruppe um Klaus Kern, dem Direktor des Max-Planck-Instituts für Festkörperforschung in Stuttgart auf ultraschnelle Laserimpulse im Bereich von Attosekunden, also 10 -18 Sekunden, also dem Milliardstel einer milliardstel Sekunde. Diese versetzen die Elektronen in den Atomhüllen in angeregte Zustände, es wird mit dem Verfahren gewissermaßen möglich, den Elektronen bei den Quantensprüngen zuzusehen.
Mithilfe der Technologie will man den Ablauf chemischer Reaktionen besser verstehen, was nicht nur biophysikalische Prozesse besser ausleuchten könnte, sondern auch bei der Entwicklung etwa von Solarzellen oder Computerchips zu Fortschritten führen sollte. Und eben nicht zu Quantensprüngen.
Autor: Peter Müller, Stellv. Chefredakteur
Peter Müller ist seit 1998 bei der Macwelt und schreibt über alles, was einen Apfel drauf hat – oder wo Apple drin ist.