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Die natürliche Linienbreite, die sich aus Einstein Koeffizient der spontanen Emission und Stoßdesaktivierung ergibt kann nicht umgangen werden. Was hat es diesbezüglich mit dem freien Induktionszerfall (in NMR und Mikrowellenspektroskopie) auf sich? Erlaubt dieser schärfere Signale im Spektrum, weil hier ohne ein äußeres Strahlungsfeld gemessen wird?

Hallo!

Die natürliche Linienbreite ergibt sich ausschließlich aus der quantenmechanischen Lebensdauer der beteiligten Zustände, also durch interne Konversion, strahlungslose Deaktivierung im System oder durch spontane Emission. Diese Energieunschärfe kann man prinzipiell nicht loswerden, da ie eine Eigenschaft des quantenmechanischen Systems ist.

Die zusätzliche und in realen Gasen viel wichtigere "Verkürzung" der Lebensdauer durch Stöße fasst man als Stoßverbreiterung als zusätzlichen Beitrag zusammen. Prinzipiell kann man die Stoßverbreiterung umgehen, in dem man die gasdichte soweit herabsetzt, dass die mittlere freie Weglänge viel Größer ist als die Dimensionen des Probengefäßes. Die zu untersuchenden Moleküle stoßen also sehr wahrschinlich praktisch nie untereinander.

Ein freier Induktionszerfall, wie er in der gepulsten NMR und MW-Spektrokopie gemessen wird, enthält prinzipiell genau die gleiche Information wie ein Spektrum in der Frequenzdomäne. Die natürliche Linienbreite (und auch Stoßverbreiterung etc.) kann man damit nicht unterschreiten. Dafür kann man durch geeignete Pulssequenzen z.B. in der NMR oder in moderner Laserspektroskopie andere Beiträge zur Linienverbreiterung unterscheiden, nämlich homogene Verbreiterungen (Lebensdauer) und inhomogene Verbreiterung (unterschiedliche Umgebung im Medium für individuelle Moleküle oder auch unterschiedliche Geschwindigkeiten bei Dopplerverbreiterung).



Ich hoffe, das hilft Dir ein wenig weiter.

Viele Grüße,
Cyclobutan