Techniklexikon

Molekularstrahluntersuchungen

Chemie, Physikalische Chemie, zusammenfassende Bezeichnungen für die Erzeugung von Systemen mit sehr niedrigen Bindungsenergien mit Hilfe kalter Molekularstrahlen sowie die Untersuchung dieser Systeme, wie z. B. Cluster-Verbindungen oder Van-der-Waals-Moleküle, die bei Raumtemperatur nicht gebildet werden können bzw. sofort zerfallen würden. Die Molekularstrahlen werden durch Expansion gasförmiger Stoffe aus einem Hochdruckbehälter durch eine kleine Öffnung in einen Hochvakuumbehälter erzeugt. Substanzen mit hohem Schmelzpunkt werden mittels Laserverdampfung (Nd:YAG-Laser, Neodym) in den gasförmigen Zustand überführt und in einem Edelgasstrahl expandiert (siehe Abb.). Die Translationsimpulse der Teilchen werden durch Stösse während der Expansion des Gases ausgerichtet (adiabatische Abkühlung). Die innere Energie der Teilchen wird durch geschwindigkeitsändernde Stösse in Translationsenergie umgewandelt (indirekte Abkühlung der inneren Freiheitsgrade: Vibrationstemperatur auf bis zu 150 K und Rotationsenergie auf bis zu 50 K). Mit Hilfe gekreuzter Atom- und/oder Molekularstrahlen wurden chemische Elementarreaktionen und chemische Reaktionsquerschnitte (Ausrichtung der Moleküle vor dem reaktiven Stoss durch Laserstrahlung) untersucht. Technische Anwendung finden Molekularstrahlen bei der Erzeugung dünner Schichten durch Molekularstrahlepitaxie.

Molekularstrahluntersuchungen: Molekularstrahlen hochschmelzender Substanzen werden mittels Laserverdampfung erzeugt.