Materiewellen-Spektroskopie

Das QUAOS-Projekt widmet sich dem Welle-Teilchen-Dualismus, der häufig als das Herz der Quantenmechanik bezeichnet wird. Dabei handelt es sich um die Erscheinung, dass sowohl Licht als auch Materie in einigen Experimenten die Eigenschaften von Wellen aufweisen, in anderen jedoch korpuskular erscheinen. Selbst komplexe Moleküle, wie C60-Fullerene, Vitamine oder Peptide zeigen unter geeigneten experimentellen Bedingungen ihre quantenmechanische Welleneigenschaft, darunter vor allem Beugung und Interferenz. Diese Phänomene können auch für wesentlich größere Moleküle beobachtet werden, wobei der Weltrekord in Wien aktuell bei der etwa 10.000-fachen Masse eines Wasserstoffatoms liegt. Während die moderne experimentelle Quantenmechanik noch auf der Suche nach Antworten auf die Frage ist, wie der Übergang von der klassischen- zur Quantenmechanik im Detail verstanden werden kann, ist die einzigartige Wellennatur mikroskopischer Materie ein ideales Werkzeug, um Informationen über molekulare Eigenschaften zu erhalten. Manche Welleneigenschaften, wie z.B. die Phase, reagieren sehr empfindlich auf äußere Einflüsse. Die Interferenzstreifen werden verschoben, wenn die Moleküle mit Licht in Wechselwirkung treten. Dieser Effekt kann nun ausgenutzt werden, um das optische Verhalten diverser Moleküle zu untersuchen. Interessante Testkandidaten für diese neuartige Spektroskopie-Methode sind biologisch relevante Moleküle wie Vitamine, Peptide und kleine Proteine. Da das optische Verhalten generell als eine Art Fingerabdruck ihrer internen Struktur aufgefasst werden kann, ist dessen Bestimmung von großer Bedeutung für ein besseres Verständnis fundamentaler Konzepte in einer Vielzahl relevanter biomolekularer Prozesse.