Aufgrund seiner physiologischen Wirkung hat Aspirin eine weite Anwendungspalette in verschiedenen Bereichen der Medizin gefunden. Wenn man sich aus physikalischer Sicht ein einzelnes Aspirinmolekül anschaut, kann man zwei unterschiedliche Bewegungstypen unterscheiden: (i) Molekülschwingungen sind oszillierende Bewegungen der Atomkerne in einem weiten Frequenzbereich, z.B. die behinderte Drehung der Methylgruppe (Film 1) mit einer Frequenz von 6 Terahertz (THz) (1 THz = 1.000.000.000.000 Oszillationsperioden pro Sekunde) und (ii) oszillierende Bewegungen der Elektronen innerhalb des Moleküls mit etwa 1000 THz (Film 2), die man etwa mit ultraviolettem Licht anregen kann. Während die beiden unterschiedlichen Bewegungen in einem isolierten Aspirinmolekül nur schwach miteinander koppeln, entwickelt sich eine sehr starke gegenseitige elektrische Wechselwirkung in der dichten Packung von Molekülen in Kristalliten, aus denen die Aspirintabletten aus der Apotheke bestehen. Als Ergebnis dieser starken Kopplung wird die Schwingungsfrequenz sogenannter Weicher Moden (engl. soft mode) drastisch reduziert (Film 3). Das komplizierte Kopplungsschema und die daraus resultierende Moleküldynamik sind wichtig um zu verstehen, wie Aspirin auf externe Stimuli antwortet. Bislang weiß man darüber fast nichts. 

In der neuesten Ausgabe der amerikanischen Fachzeitschrift Physical Review Letters kombinierten Forscher aus dem Max-Born-Institut in Berlin und der Universität Luxemburg modernste Methoden der experimentellen und theoretischen Physik um grundlegende Eigenschaften solcher soft modes aufzuklären. In den Experimenten schickten die Wissenschaftler zwei phasengekoppelte Terahertzimpulse auf eine 700-μm dicke Tablette aus polykristallinem Aspirin. Das von den sich bewegenden Atomen abgestrahlte elektrische Feld erlaubt es, die soft mode-Schwingungen direkt in Echtzeit zu beobachten. Die sogenannte zweidimensionale Terahertzspektroskopie zeigte eine überraschend starke nichtlineare Antwort der soft mode in Aspirinkristallen. Dabei beobachtet man eine drastische Verschiebung der soft mode zu höheren Frequenzen (Fig. 1). Die experimentell beobachtete Antwort zeigte einen nicht-instantanen Charakter auf der Pikosekunden-Zeitskala aufgrund der erzeugten elektrischen Polarisation der Aspirinkristalle. Während des Zerfalls dieser Polarisation kehrt die Frequenz der soft mode allmählich wieder zu ihrem Wert vor der Anregung zurück.