Optischer Parametrischer Oszillator (OPO)

• Fachliche Zuordnung: Optik, Quantenoptik und Physik der Atome, Moleküle und Plasmen
• Förderung: Förderung in 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 504504934

In der Laborastrophysik Arbeitsgruppe (AG Schlemmer) werden neuartige Methoden der Molekülspektroskopie entwickelt. Hierzu kommen verschiedene Strahlungsquellen zum Einsatz. Besonders herausragend sind Untersuchungen an Molekülionen mittels sogenannter Action Spectroscopy, die maßgeblich von uns entwickelt wurde. Bisherige Arbeiten haben zu Publikationen in Science, Nature, Nature Chemistry und Nature Review Physics geführt. Mithilfe des neuen OPO sollen jetzt Zweifarbenexperimente möglich werden. Mit einer Farbe wird ein Molekülion in der Art adressiert, dass es mit einem Reaktionsgas zu Produktionen umgewandelt wird. Durch die endliche Anzahl der Ionen in unseren Speicherexperimenten, kann man so den Anteil der reagierenden und der nicht-reagierenden Ionen bestimmen (Verzweigungsverhältnisse). Auf diese Weise können sogenannte Isomere isoliert werden, dadurch dass nur ein Isomer reagiert. Mittels des neuen OPO (zweite Farbe) wird nun auch die andere Spezies angeregt und bspw. über Reaktionen aus dem Ensemble entfernt. In diesem Falle wären am Ende des Experimentes alle Reaktanten in Produkte umgesetzt. Gibt man aber in der Zwischenzeit zwischen der Beleuchtung mit der jeweiligen Farbe einen anderen Reaktionspartner hinzu, kann man erstmals die Umwandlungsrate für solche Vorgänge wie die Isomerisierung bestimmen. Dies sind fundamentale Prozesse, die bspw. für die Entwicklung von Molekülwolken zu Sternen entscheidend sind. Der hier zu beantragende OPO wird diese und verwandte Experimente erstmals möglich machen. Die Unterscheidung von Isomeren ist ein Gebiet mit großem Anwendungspotential in anderen Bereichen (Analytik). Die hier vorgeschlagenen Zweifarbenexperimente ermöglichen es zudem die Spektren von weichen Molekülen ohne regelmässige Strukturen zu entschlüsseln. Das wichtigste Beispiel ist hier das enigmatische protonierten Methan.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Optischer Parametrischer Oszillator (OPO)
• Gerätegruppe: 5700 Festkörper-Laser
• Antragstellende Institution: Universität zu Köln
• Leiter: Professor Dr. Stephan Schlemmer