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Physikalische Chemie: Eine neue Art von Molekül

Nur bei äußerst niedrigen Temperaturen und unter extremen Druckverhältnissen entstehen Exiplexe – eine neue Art von Molekül, die Schweizer Physiker von der Universität Freiburg nun beobachtet haben. Der Name deutet die Besonderheit der Verbindungen schon an: Exiplex ist die Kurzform von excited complex (angeregter Komplex), die lediglich so lange bestehen können, wie eines der Atome sich in einem energetisch angeregten Zustand befindet. Fällt das Atom in den Grundzustand zurück, folgt das Molekül dem Pauli-Verbot und geht auseinander.

Peter Moroshkin und seine Kollegen überführten in ihren Versuchen zunächst Helium-4 bei 1,5 Kelvin und 31,6 bar in die feste Phase. Dabei bauten sie einige Cäsium-Atome ein, die sie anschließend mit Laserlicht anregten. Die dabei abgestrahlten Fluoreszenzspektren verrieten, dass sich zwei verschiedene Exiplexe gebildet hatten: Moleküle aus zwei Helium- und einen Cäsium-Atom sowie Cäsium, das mit sieben Helium-Atomen verbunden war. Als Referenz für die Identifikation der Exiplexe dienten theoretisch berechnete Spektren.

Die Verbindung CsHe2 ist bereits aus Experimenten mit flüssigem und gasförmigem Helium bekannt. Das Exiplex CsHe7 hat dagegen zuvor noch niemand nachgewiesen. Wegen der extremen Bedingungen, unter denen die Atome sich zu Exiplexen vereinigen, erhoffen sich die Wissenschaftler neue Einblicke in das chemische und physikalische Verhalten von Materie auf Quantenebene.

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