Kalte Moleküle: Herstellung, Anwendungen und Herausforderungen

Abstract

Die Forschung an kalten Molekülen hat sich in den letzten Jahren rasant entwickelt. Es gibt mittlerweile eine Reihe etablierter Methoden, um Moleküle in der Gasphase auf Temperaturen im Millikelvin‐Bereich zu kühlen. Dennoch konzentriert sich ein Schwerpunkt der aktuellen Forschung darauf, neue Wege zu finden, um die Temperaturen der Moleküle dem absoluten Nullpunkt noch näher zu bringen. Proben kalter Moleküle bieten nicht nur wichtige Anwendungen für die hochauflösende Spektroskopie, die von den verlängerten Wechselwirkungszeiten der langsamen Moleküle mit der elektromagnetischen Strahlung profitiert. Sie versprechen auch einen Zugang zu einem exotischen Regime der chemischen Reaktivität, in dem Phänomene wie Quantentunneln und ‒resonanzen vorherrschen. Dieser Aufsatz beginnt mit einer Einführung in die Methoden, mit denen kalte Moleküle hergestellt werden können, mit besonderem Schwerpunkt auf der Stark‐Abbremsung und auf Molekülfallen. Ein wichtiger Teil des Aufsatzes ist neben den teilweise bereits realisierten auch den zukünftig möglichen Anwendungen kalter Moleküle gewidmet, die beide mithilfe ausgewählter Beispiele näher beleuchtet werden.

The Last Globally Stable Extended Alkane

“…Nonadecane is definitely a hydrocarbon which prefers a folded state over a fully stretched state when suspended in vacuum under thermal equilibrium conditions at sufficiently low temperature. It has to be verified by experiments that achieve still lower conformational temperatures [26] whether octadecane may instead be named the most elementary organic foldamer. [27] Received: April 16, 2012 Published online: August 21, 2012 .…”

Reactive collisions of trapped anions with ultracold atoms

“…The density distribution of trapped negative ions in the multipole radiofrequency trap is measured by photodetachment tomography, which allows us to derive absolute rate coefficients for the process. We define a regime where translational and internal cooling of molecular ions embedded into the ultracold atomic cloud can be achieved.PACS numbers: 37.10.MnCold molecules have stimulated a lot of research in the last decade since they offer new opportunities for ultrahigh precision spectroscopy, for studying ultracold gases with anisotropic interactions, and for ultracold chemistry driven by quantum mechanics [1][2][3]. This has created a new research field that has focussed on the formation, preparation and control of cold molecules with translational, rotational, vibrational and hyperfine energies corresponding to temperatures below 1 Kelvin.…”

Understanding High‐Resolution Spectra of Nonrigid Molecules Using Group Theory

“…[79] The resulting effects on molecular spectra are all predicted to be very small. [80,81] However, new molecular-beam techniques, such as Stark deceleration [82,83] and buffer gas cooling, [84] which offer long interaction times of the molecules with electromagnetic radiation in the spectroscopic measurement as well as improved spectroscopic approaches such as narrow-banded and stable laser systems, bring the current level of precision and sensitivity in molecular spectroscopy very close to that required to see broken symmetry effects in molecules. Such experiments promise important new contributions to our present understanding of symmetry.…”