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die Stromstärke kann durch die Stärke des
äußeren Feldes manipuliert werden. Solche
Filme aus metallischen Nanokristallen
können nicht nur als neuartige Transistoren
eingesetzt werden, sondern auch als sehr
empfindliche, preiswerte chemische Senso-
ren fungieren.
Komposite
Die kolloidale Synthese von Nanokristallen
erlaubt es, auch komplexere Strukturen zu
erzeugen. So lassen sich halbleitende Na-
nopyramiden herstellen, die sich auf Grund
der Kristallstruktur des Materials ergeben.
Auf diese Pyramiden können dann kleinste
Mengen Gold aufgewachsen werden, die
sich auf den reaktivsten Stellen, den Ecken
der Pyramide, abscheiden. Die Gold-Cluster
bestehen nur aus ungefähr 50 Atomen. Sol-
che hybriden Strukturen, die aus zwei oder
mehr Materialien zusammengesetzt sind,
können in der Photo-Katalyse und Wasser-
spaltung eingesetzt werden.
Weiterhin können kolloidale Nanokristalle
auch auf anderen Materialien wie röhren-
förmigen, rein aus Kohlenstoff bestehen-
den Nanotubes aufwachsen. Im Falle von
halbleitenden Nanokristallen erlauben
solche Komposit-Strukturen, durch Licht in
den Nanokristallen erzeugte Ladungsträger
selektiv entweder an die Nanotubes oder
an die Umgebung abzugeben. Dieser Effekt
kann in elektronischen Sensoren einge-
setzt werden, die auf Lichteinfall oder die
chemische Umgebung empfindlich sind.
Komposite mit metallischen Nanokristallen
können auch in der Katalyse eingesetzt
werden.
Modell einer Monolage von metallischen
Nanopartikeln auf Gold-Elektroden.
Cadmiumselenid-Nanopyramiden bestückt
mit kleinen Gold-Clustern (rechts: Model der
Struktur).
Der Arbeitskreis umfasst zur Zeit etwa 15
Mitarbeiter. Die Forschung des Arbeitskrei-
ses beinhaltet die Kontrolle komplexer Mo-
leküle, die Sortierung von Molekülen und
Molekülaggregaten nach Masse, Struktur
(Isomerie), und Quantenzustand, die Fixie-
rung von Molekülen im Raum, die Abbil-
dung ultraschneller molekularer Prozesse,
sowie die Untersuchung der Beziehung
von Struktur und Funktion in chemischen
Reaktionen.
Neben der direkten Untersuchung dieser
wissenschaftlichen Fragestellungen inves-
tieren wir stark in die Entwicklung innova-
tiver experimenteller Methoden und den
Aufbau entsprechender Experimente.
Das Verständnis und die Steuerung chemi-
scher Reaktionsdynamik ist ein anspruchs-
voller Forschungsbereich. In den letzten
Jahrzehnten wurden verschiedene Instru-
mente entwickelt um festzustellen, welche
spezifischen Bewegungen unter den un-
zähligen Möglichkeiten ein Reaktionssys-
tem zum Produkt der Reaktion führen. Dies
ist das Wunder chemischer Reaktionen:
Aufgrund der exponentiellen Abhängigkeit
von der Energetik auf komplexen Potenti-
Arbeitskreis Controlled Molecule Imaging (CMI), Center for
Free-Electron Laser Science (CFEL), DESY und Universität Hamburg
Leiter: Prof. Dr. Jochen Küpper
alenergieflächen gibt es in der Regel nur
wenige Moden, welche die Reaktion leiten.
Bis auf wenige einfache Moleküle haben
wir nur sehr niedrigauflösende Messungen
dieser Energieflächen. Trotzdem nutzen
Chemiker diese Kraft chemischer Potentiale
routinemäßig, ohne genaue Kenntnis des
Prozesses.
Wir entwickeln neue Methoden und Wege,
der chemischen Reaktionsdynamik zu fol-
gen. Dazu entwickeln wir fortgeschrittene,
auf elektromagnetischen Feldern basieren-
de, Steuerungsmethoden, um saubere Pro-
ben einzelner Molekülspezies darzustellen,
basierend auf der räumlichen Trennung von
molekularen Quantenzuständen, Strukturi-
someren und Clustergrößen. Diese Proben
identischer Moleküle werden im Raum
fixiert, d.h. ausgerichtet und orientiert.
Solche kontrollierten Ensembles sind ideale
Proben für die Untersuchung der moleku-
laren Struktur und Dynamik in neuartigen
Experimenten zur Aufnahme molekularer
