LASER GETRAIND OM MOLECUUL IN STUKKEN TE BREKEN

Duitse natuurkundigen van de universiteit van Wurzburg hebben een infraroodlaser `geleerd' om een molecuul op een specifieke plaats in stukken te breken (Science, 30 oktober 1998). Het gebruik van een laser bij het verbreken van atoombindingen is in principe beter en nauwkeuriger dan het toevoeren van warmte, de methode die scheikundigen hiervoor meestal gebruiken.

Door de temperatuur van een oplossing in een reageerbuisje te verhogen, gaan de moleculen steeds heftiger trillen en kan het uiteindelijk zover komen dat een atoom of atoomgroep lostrilt. De manier waarop energie wordt toegevoerd is echter nogal willekeurig. Met een laser kan de juiste energie worden `ingestraald' om een band te breken.

In de praktijk blijkt deze vorm van fotochemie verre van eenvoudig. Zodra een molecuul licht heeft geabsorbeerd, wordt de energie razendsnel verdeeld, zodat bijna onmiddellijk alle atomen staan mee te trillen. Het is dus noodzakelijk om de energie in een of meer ultrakorte pulsen aan te leveren. Maar dat is nog niet voldoende. Want naarmate een atoom sneller trilt, verandert de energie die toegevoerd moet worden om de trilling nog verder te laten toenemen. De eigenschappen van de laser zouden dus razendsnel met de trilling mee moeten veranderen. Alleen op grond van ingewikkelde theoretische berekeningen kan in sommige gevallen worden voorspeld hoe een molecuul precies reageert op de laser, en hoe de laser zich daar dus weer aan moet passen.

De Duitse onderzoekers losten dat probleem op door na elk schot met de laser het bij de fotochemische reactie gevormde product snel te analyseren en daar de eigenschappen van elke volgende laserpuls op af te stemmen. De fase van de laser kon namelijk met behulp van een rij van 128 optische elementjes worden veranderd. Uit een willekeurige begintoestand werd zo in slechts dertig stappen de laser `geleerd' op welke manier het optimale resultaat kon worden verkregen. Uit de experimenten kwam heel duidelijk naar voren dat de kortste puls of die met de hoogste intensiteit zeker niet altijd de beste is. Het is nog afwachten of deze vorm van chemie breder toepasbaar zal blijken te zijn.