Physikalische Chemie 2012

Molekülkino: Experimente mit Freie-Elektronen-Lasern

Mit der Verbreitung von Freie-Elektronen-Lasern (FEL), die kurzpulsige, laserartige Strahlung im vakuum-ultravioletten (VUV) und Röntgen-Spektralbereich erzeugen, eröffnen sich neue Möglichkeiten für zeitaufgelöste Röntgenbeugungs- und Innerschalen-Ionisationsexperimente. Damit lässt sich chemische Dynamik, etwa das Formen und Brechen chemischer Bindungen, auf der Femtosekundenskala (10⁻¹⁵ s) mit atomarer Ortsauflösung (10⁻¹⁰ m) verfolgen.

Heute sind fünf beschleunigerbasierte VUV- und Röntgenlaser in Betrieb, die mehrere hundert Meter bis über einen Kilometer lang sind. Neben Flash am Desy in Hamburg, dem ersten Freie-Elektronen-Laser für VUV, sind dies die Linac Coherent Light Source (LCLS) am Slac in Stanford, USA, SCSS und Sacla am Spring-8 in Japan sowie seit Kurzem Fermi in Triest. Weitere Anlagen sind im Bau und in Planung, etwa in Korea, China, in der Schweiz, in den USA und in Deutschland, wo der europäische XFEL in Hamburg im Jahr 2015 in Betrieb gehen soll.

Strahlungseigenschaften

In einem Freie-Elektronen-Laser werden Elektronen in einem Linearbeschleuniger a

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