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Bildgebung: Reaktionen in Echtzeit filmen

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Deutsche Forscher haben ein Verfahren entwickelt, zwei Bilder so kurz nacheinander zu schießen, dass sie den Verlauf einer chemischen Reaktion abbilden können. Das Team um Stefan Eisebitt von der Technischen Universität Berlin überlagert zwei wenige Femtosekunden – Millionstel einer milliardstel Sekunde – nacheinander belichtete Bilder auf dem gleichen Detektor und trennt sie hinterher wieder voneinander.

Die Prozesse, auf denen biologische und chemische Vorgänge beruhen, dauern oft nur wenige Femtosekunden. Kein Kameraverschluss kann so schnell schließen, kein Detektor so schnell ausgelesen werden. Deswegen war es bisher nicht möglich, von solchen Vorgängen mehrere Bilder hintereinander zu machen. Das neue Verfahren umgeht dieses Problem, indem es zwei Bilder nacheinander mit dem gleichen Detektor aufnimmt. Die "Belichtung" der beiden Bilder übernimmt der Röntgenlaser des Berliner Elektronensynchrotrons BESSY II. Ein Strahlteiler macht aus den ultrakurzen Lichtblitzen jeweils zwei, von denen einer einen winzigen Umweg macht und deswegen 50 Femtosekunden später beim Untersuchungsobjekt ankommt.

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Filmen mit Laserpulsen | Zwei Laserpulse erzeugen ein überlagertes Hologramm, aus dem dann die Ursprungsbilder rekonstruiert werden.
Der eigentliche Trick des Verfahrens ist es, die beiden Bilder wieder sauber voneinander zu trennen. Das gelingt, weil die Forscher statt eines zweidimensionalen Bildes ein überlagertes Hologramm aufnahmen und die Laserpulse aus leicht unterschiedlichen Winkeln auf die Probe treffen ließen. Dadurch sind die beiden überlagerten Hologramme gegeneinander verdreht, und mit geeigneten Analyseverfahren kann man sie voneinander trennen.

Die Forscher beschreiben die Technik als ersten Schritt zum molekularen Film: Die "Belichtungszeit", also den Abstand zwischen den beiden Laserpulsen, können die Forscher nach Wunsch einstellen und so aus mehreren Schnappschüssen einen Film zum Beispiel einer chemischen Reaktion zusammenbauen. (lf)
2. KW 2011

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum - Die Woche, 2. KW 2011

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