Ausgezeichneter Elektronen-Beobachter
Hans Jakob Wörner erhält den Klung-Wilhelmy-Wissenschaftspreis für seine Forschung an extrem schnellen Elektronenbewegungen während chemischer Prozesse.
Chemische Reaktionen sind allgegenw?rtig, in jeder Zelle eines Organismus, in der Atmosph?re, in Gew?ssern, im Erdboden. Als Strukturformeln oder in chemischer Kurzschreibweise sehen Reaktionen noch einfach aus: Substrat A reagiert mit Substrat B und wird zu Produkt C. Tats?chlich handelt es sich um einen rasanten Tanz von Teilchen: Elektronen wechseln innerhalb von Femtosekunden, also Billiardsteln von Sekunden, von einem Atom zum anderen, chemische Bindungen brechen und bilden sich neu. Was genau dabei geschieht, war lange nicht klar.
Den komplexen Tanz der extrem schnellen Elektronen und der im Vergleich eher langsamen Atomkerne zu verstehen, ist das Ziel des Physikochemikers Hans Jakob W?rner, Professor am Laboratorium für Physikalische Chemie der ETH Zürich. Für seine Pionierleistung, mit neuen Methoden Elektronen bei chemischen Reaktionen in Echtzeit zu beobachten, erh?lt er nun den Klung-Wilhelmy-Wissenschaftspreis. Mit 75'000 Euro geh?rt die Auszeichnung zu den h?chstdotierten, privat finanzierten Preisen für deutsche Nachwuchsforscher und wird im j?hrlichen Wechsel an Chemiker und Physiker verliehen.
Bewegung eines ?Elektronenlochs?
Die Jury würdigt W?rner für seine Arbeiten zur Elektronenbewegung in Molekülen auf der Subfemto-Zeitskala, also in Zeitr?umen von Attosekunden. Dazu entwickeln W?rner und sein Forschungsteam spezialisierte Spektroskopie-Verfahren, bei denen beispielsweise mit ultrakurzen Laserpulsen einem Molekül ein Elektron entrissen wird. Verbindet sich das Elektron anschliessend wieder mit seinem Ursprungsteilchen, sendet es einen Lichtblitz aus, den die Forscher mittels Spektroskopie analysieren. Daraus k?nnen sie Rückschlüsse auf Ladungsverteilung und Geometrie des Moleküls im Augenblick der Rückkehr des Elektrons ziehen. Mithilfe dieser Methode konnten W?rner und seine Gruppe erstmals Elektronenbewegung in der chemisch bedeutenden Valenzschale von Molekülen messen. Insbesondere konnten Sie zeigen, wie diese Elektronenbewegung chemische Reaktionen kontrolliert und wie sich ein ?Elektronenloch? – nach pl?tzlicher Entfernung eines Elektrons aus einem Molekül – bewegt.
W?rner war schon als Kind von der Chemie fasziniert. ?Ich wollte wissen, wie das Universum aufgebaut ist?, sagt der 33-J?hrige. Der Wunsch zu verstehen, wie chemische Reaktionen ablaufen und wie man sie kontrollieren kann, bewogen ihn zum Chemiestudium. Bereits für seine Dissertation an der ETH Zürich erhielt er 2007 eine Auszeichnung, sp?ter folgten unter anderem 2012 ein ERC Starting Grant, der Ruzicka Preis der ETH Zürich sowie 2013 die Mitgliedschaft in der Jungen Akademie der Berlin-Brandenburgischen Akademie der Wissenschaften und der Deutschen Akademie der Naturforscher Leopoldina.