 |
Aktuelle Physik 10. Mai 2001 © email: Krahmer |
|
Aktuelle Physik 10. Mai 2001 © email: Krahmer |
Pressemitteilung Bayerische Julius-Maximilians-Universität Würzburg, 09.05.2001 Physiker wollen Elektronentransport an Metalloberflächen steuern von Robert Emmerich
|
Einen Katalysator am Auto hat heute fast
jeder. Doch wie er funktioniert, das weiß fast keiner.
Seine Fähigkeiten zur Abgasreinigung verdankt ein
Katalysator chemischen Reaktionen, die auf der
Oberfläche von kleinen Metallpartikeln ablaufen.
Physiker von der Universität Würzburg erforschen die
grundlegenden Mechanismen, die solche Reaktionen ablaufen
lassen. Die hohe Reaktivität von
Metallpartikel-Oberflächen werde heute durch
unterschiedliche Mechanismen erklärt, so Dr.
Walter Pfeiffer vom Physikalischen Institut. Zum
Beispiel können die beweglichen Elektronen im Metall die
Reaktivität bestimmen: Wenn sie Energie zugeführt
bekommen und dadurch angeregt werden, können sie an der
Metalloberfläche Reaktionen auslösen oder beeinflussen.
Trifft ein aus dem Metall kommendes Elektron auf ein auf
der Oberfläche gebundenes Molekül, dann verändert sich
dessen Bindungscharakter und damit auch seine
Reaktivität. Damit es so weit kommen kann, muss das
Elektron mehr Energie besitzen als die anderen
Elektronen. Allerdings überträgt sich die
überschüssige Energie eines Elektrons in einem Metall
unglaublich schnell auf die anderen Elektronen: Dafür
sind nur wenige Femtosekunden nötig, wobei eine
Femtosekunde dem millionsten Teil einer milliardstel
Sekunde entspricht. Neben der sehr kurzen Lebensdauer der
angeregten Elektronen bestimmt aber noch ein weiterer
Faktor die Wahrscheinlichkeit, dass ein Elektron eine
Reaktion auslösen kann, nämlich sein Transport zur
Metalloberfläche hin oder von ihr weg. Anders als die
Energieabgabe der Elektronen verstehen die Forscher diese
Transportvorgänge heute noch nicht gut genug. Die
Arbeitsgruppe von Dr. Pfeiffer setzt in ihrem von der
Deutschen Forschungsgemeinschaft geförderten Projekt
laserspektroskopische Methoden ein, um den Transport
angeregter Elektronen an Metallgrenzflächen
zeitaufgelöst zu verfolgen. Die Elektronen in der
Metallschicht werden durch einen ultrakurzen Lichtblitz
von nur 20 Femtosekunden Dauer angeregt. Ein zweiter,
etwas später eingestrahlter Blitz beeinflusst die vom
ersten Lichtblitz angeregten Elektronen und verändert so
den elektrischen Strom, der durch den ersten Lichtimpuls
in Gang gesetzt wurde. Dadurch erhalten die Physiker
Informationen über den Elektronentransport an
Metalloberflächen. Die sehr starken elektrischen Felder,
die in einem ultrakurzen Lichtblitz auftreten, bieten
laut Dr. Pfeiffer auch die faszinierende Möglichkeit,
den Elektronentransport zu steuern: "Wenn es
gelingt, durch die Eigenschaften des Lichtimpulses den
Elektronentransport zu steuern, dann erlaubt das auch die
Steuerung der Reaktion, die durch den Elektronentransport
angestoßen wird." Das sei besonders interessant im
Hinblick auf Anwendungen, wie zum Beispiel im Bereich der
molekularen Elektronik. Die Eigenschaften eines
Lichtimpulses können dann zur Kontrolle elektronischer
Schaltvorgänge eingesetzt werden. Weitere Informationen: Dr. Walter Pfeiffer, T (0931) 888-5753, Fax (0931) 888-4906, E-Mail: pfeiffer@physik.uni-wuerzburg.de  In einem Metall-Isolator-Metall-Kontakt wird
durch zwei ultrakurze Lichtimpulse ein Elektronenstrom
erzeugt. Dieser wird durch Form und zeitliche
Verzögerung der Lichtimpulse bestimmt und gibt
Aufschluss über die Elektronendynamik an der
Grenzfläche. |
