text: Einführung von Brom in eine organische Verbindung durch Addition oder Substitution. Die Bromierung wird durchgeführt mit Brom oder mit Alkalimetallhypobromid, Bromiod, Bromcyan, Phosphortribromid oder anderen anorganischen Bromiden. Die Selektivität der Bromierung kann dabei gegebenenfalls durch Variation des Lösungsmittels oder durch Katalysatoren gesteigert werden.
  Oben: Kristallgitter des ferroelektrischem Ammoniumsulfats [(NH4)2SO4] mit verkippten Ammonium (NH4+) Tetraedern (Stickstoff: blau, Wasserstoff: weiss) und Sulfat (SO42-) Tetraedern (Schwefel: gelb, Sauerstoff: rot). Der grüne Pfeil zeigt die Richtung der makroskopischen Polarisation P. Blaue Pfeile: lokale Dipole zwischen Schwefel- und Sauerstoffatomen. Die Elektronendichte in der grau gezeigten Ebene ist unten links abgebildet. Unten links: Stationäre Elektronendichte von Schwefel und Sauerstoffatomen mit hohen Werten im Schwefelatom (rot) und kleineren Werten in den Sauerstoffatomen (gelb). Unten rechts: Änderung der lokalen Dipole bei einer Verzögerungszeit von 2.8 Pikosekunden (ps) nach Anregung der Ammoniumsulfat-Kristallite. Durch eine anisotrope Ladungsverschiebung nimmt der nach rechts zeigende Dipol ab und die anderen drei Dipole zu.
  Ferroelektrische Kristalle besitzen eine makroskopische elektrische Polarisation die durch die Überlagerung sehr vieler Dipole auf atomarer Skala hervorgerufen wird. Entscheidend ist dabei die räumliche Trennung von negativ geladenen Elektronen und positiv geladenen Atomkernen. Man erwartet eine Änderung der makroskopischen Polarisation sobald die Atome in Bewegung versetzt werden, der Zusammenhang zwischen atomarer Bewegung und Polarisation ist jedoch unbekannt. Ein zeitaufgelöstes Röntgenexepriment zeigt jetzt, dass atomare Schwingungen mit einer winzigen Auslenkung Elektronen über eine 1000-fach größere Distanz zwischen Atomen verschieben und die makroskopische Polarisation auf einer Zeitskala von einem Millionstel einer Millionstel Sekunde umschalten.
  Ferroelektrische Materialien sind von großer Bedeutung für Anwendungen in elektronischen Sensoren, Speichern und Schaltelementen. Für ihre Funktion ist eine kontrollierte und schnelle Veränderung der elektrischen Eigenschaften durch externe mechanische Kräfte oder elektrische Spannungen wichtig. Dies erfordert ein Verständnis des Zusammenhangs zwischen der atomaren Struktur und den makroskopischen elektrischen Eigenschaften, einschließlich der physikalischen Mechanismen die eine schnellstmögliche Dynamik der makroskopischen Polarisation bestimmen.
  Wissenschaftler des Max-Born-Instituts in Berlin haben jetzt gezeigt wie atomare Schwingungen die makroskopische elektrische Polarisation des prototypischen Ferroelektrikums Ammoniumsulfat auf der Zeitskala weniger Pikosekunden modulieren. Sie berichten über ein Röntgenexperiment im Ultrakurzzeitbereich, das die quantitative Aufzeichnung von Ladungsbewegungen über Distanzen im Bereich von Atomdurchmessern erlaubt (10-10 m = 100 Pikometer). In den Messungen versetzt ein ultrakurzer optischer Anregeimpuls Atome des Materials, eines aus kleinen Kristalliten bestehenden Pulvers, in Schwingung. Ein zeitlich verzögerter harter Röntgenimpuls wird an der angeregten Probe gebeugt um die momentane atomare Anordnung in Form eines Röntgenbeugungsmusters zu erfassen. Die Abfolge solcher Schnappschüsse ergibt einen Film der sog. Ladungsdichtekarte, aus der die räumliche Verteilung der Elektronen und die atomaren Bewegungen für jeden Zeitpunkt bestimmt werden.
  Die Elektronendichtekarten zeigen eine Elektronenbewegung über Längen von 100 Pikometern (pm), mehr als 1000mal größer als die Auslenkungen der Atome. Dieses Verhalten bestimmt die momentanen lokalen Dipole auf atomarer Skala. Es wird durch das komplexe Zusammenwirken lokaler elektrischer Felder und polarisierbarer Elektronenwolken der Atome verursacht. Mit einem neuartigen theoretischen Formalismus lässt sich nun aus den zeitabhängigen Ladungsverteilungen in der atomaren Welt die elektrische Polarisation in der makroskopischen Welt bestimmen. Die makroskopische Polarisation wird durch die atomaren Schwingungen stark moduliert und kehrt im Takt mit den Schwingungen sogar ihr Vorzeichen um. Die Modulationsfrequenz von 300 GHz ist durch die atomare Schwingungsfrequenz bestimmt und entspricht einer Richtungsumkehr der Polarisation innerhalb von 1.5 ps, viel schneller als in derzeit existierenden ferroelektrischen Bauelementen. An der Oberfläche eines Kristallits treten dabei elektrische Felder von ungefähr 700 Millionen Volt pro Meter auf.
  Röntgenexperimente im Femtosekunden-Bereich und ein neuer theoretischer Ansatz stellen eine direkte Verbindung zwischen elektrischen Eigenschaften makroskopischer Systeme und Elektronenbewegungen auf atomaren Längen- und Zeitskalen her. Die Ergebnisse eröffnen neue Wege zu Verständnis und O ... mehr
  In den letzten 30 Jahren wurden die Wechselwirkungen zwischen intensiven Lasern und Clustern in erster Linie als ein vielversprechender Weg angesehen, um hochenergetische Ionen und Elektronen zu erzeugen. In überraschendem Gegensatz zu diesem bis heute vorherrschenden Paradigma hat ein Fors ... mehr
  Plasmonische Wellenleiter eröffnen die Möglichkeit zur Entwicklung dramatisch verkleinerter optischer Bauteile und liefern eine vielversprechende Route zu zukünftigen Technologien für integrierte Schaltkreise für die Informationsverarbeitung, für optisches Computing und andere. Hauptelement ... mehr
  Das Max-Born-Instiitut (MBI) betreibt Grundlagenforschung auf dem Gebiet der nichtlinearen Optik und Kurzzeitdynamik bei der Wechselwirkung von Materie mit Laserlicht und verfolgt daraus resultierende Anwendungsaspekte. Es entwickelt und nutzt hierzu ultrakurze und ultraintensive Laser und ... mehr
  Wissenschaftler vom Max-Born-Institut in Berlin haben durch eine Kombination modernster Experimente und numerischer Simulationen eine grundlegende Annahme der Starkfeld-Physik untersucht. Ihre Ergebnisse verfeinern unser Verständnis von starkfeldgetriebenen Prozessen, wie der Erzeugung hohe ... mehr
  Der Forschungsverbund Berlin e.V. (FVB) ist Träger von insgesamt acht natur-, lebens- und umweltwissenschaftlichen Forschungsinstituten in Berlin, die unter Wahrung ihrer wissenschaftlichen Eigenständigkeit im Rahmen einer einheitlichen Rechtspersönlichkeit gemeinsame Interessen wahrnehmen. ... mehr