Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Attosekundenkino für Elektronenlöcher

23.07.2009
Forscher haben mit Hilfe der "High Harmonic Generation Spectroscopy" erstmals "live" verfolgt, wie sich die elektronischen Zustände im Inneren eines Moleküls verändern, das durch ein starkes Laserfeld ionisiert wird.

Forscher können erstmals "live" verfolgen, wie sich die elektronischen Zustände im Inneren eines Moleküls verändern, das durch ein starkes Laserfeld ionisiert wird. Beim Ionisieren tritt ein Elektron aus dem Molekül aus und im zurückbleibenden Ion müssen sich die elektronischen Zustände neu ordnen.

Dies passiert in unvorstellbar kurzen Zeitskalen - den Attosekunden. Forscher um Dr. Olga Smirnova vom Max-Born-Institut für Nichtlineare Optik und Kurzzeitspektroskopie und vom National Research Council of Canada konnten diese Vorgänge mit Hilfe der so genannten "High Harmonic Generation Spectroscopy" aufzeichnen. Über ihre Ergebnisse berichten sie in der aktuellen Ausgabe von Nature (doi: 10.1038/nature08253).

Die Forscher haben in einem Laserfeld ausgerichtete Kohlendioxid-Moleküle mit Laserpulsen von wenigen Femtosekunden Dauer beschossen. Eine Femtosekunde ist eine Millionstel Milliardstel Sekunde. Bei diesen kurzen Pulsen entsteht bei einer sehr hohen Laserleistung ein so starkes elektromagnetisches Feld, dass die Elektronen die Anziehungskraft des Atomkerns überwinden, sie "tunneln" ins Kontinuum sagen die Forscher dazu.

Dadurch, dass sich das Laserfeld wellenförmig ändert, fliegen manche der Elektronen jedoch nicht davon, sondern schnipsen wie von einem Gummiband gehalten zurück und vereinigen sich wieder mit dem Ion. Bei der Wiedervereinigung geben die Elektronen die aufgenommene Energie in Form von Licht ab. Dieses Licht hat eine besondere Eigenschaft: Seine Frequenz entspricht ungeraden Vielfachen der eingestrahlten Frequenz; bis zum hundertfachen der Ausgangsfrequenz ist möglich. Hohe Harmonische nennen Physiker solche Frequenzvielfache. Es entstehen also innerhalb der Zeit eines eingestrahlten Femotsekundenpulses noch kürze Lichtblitze - mit kürzeren Wellenlängen -, die nur die Dauer von Attosekunden haben. Eine Attosekunden ist der tausendste Teil einer Femtosekunde.

Mit Hilfe dieses "Attosekundenkinos" konnten die Forscher nun verfolgen, wie sich das Elektronenloch, welches das ausgetretene Elektron hinterlassen hat, zeitlich und räumlich verändert. Die Forscher änderten dafür die Intensität der Femtosekunden-Lichtblitze und den Winkel, in welchem die Kohlendioxid-Moleküle beschossen wurden. Über die Intensität der entstandenen Hohen Harmonischen konnten sie ermitteln, aus welcher "Bahn" - also welchem Energieniveau - das Elektron stammte. Mit Hilfe einer Analyse der Harmonischen als Funktion der eingestrahlten Intensität der Femotosekundenpulse konnten die Forscher schließlich Aussagen darüber treffen, wo das Elektronenloch seinen Anfang nahm und wohin es wanderte.

Kontakt:
Dr. Olga Smirnova, Theory group leader, Max-Born-Institut für Nichtlineare Optik und Kurzzeitspektroskopie, Division B
Max-Born-Str. 2A
12489 Berlin
phone: +49-30-63 92-13 56
email: Olga.Smirnova@mbi-berlin.de
Dr. Olga Smirnova ist ab 23.7. telefonisch im MBI zu erreichen, davor nur per E-Mail. Dr. Smirnova spricht nur englisch.

Christine Vollgraf | Forschungsverbund Berlin e.V.
Weitere Informationen:
http://www.fv-berlin.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Vorstoß ins Innere der Atome
23.02.2018 | Max-Planck-Institut für Quantenoptik

nachricht Quanten-Wiederkehr: Alles wird wieder wie früher
23.02.2018 | Technische Universität Wien

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Vorstoß ins Innere der Atome

Mit Hilfe einer neuen Lasertechnologie haben es Physiker vom Labor für Attosekundenphysik der LMU und des MPQ geschafft, Attosekunden-Lichtblitze mit hoher Intensität und Photonenenergie zu produzieren. Damit konnten sie erstmals die Interaktion mehrere Photonen in einem Attosekundenpuls mit Elektronen aus einer inneren atomaren Schale beobachten konnten.

Wer die ultraschnelle Bewegung von Elektronen in inneren atomaren Schalen beobachten möchte, der benötigt ultrakurze und intensive Lichtblitze bei genügend...

Im Focus: Attoseconds break into atomic interior

A newly developed laser technology has enabled physicists in the Laboratory for Attosecond Physics (jointly run by LMU Munich and the Max Planck Institute of Quantum Optics) to generate attosecond bursts of high-energy photons of unprecedented intensity. This has made it possible to observe the interaction of multiple photons in a single such pulse with electrons in the inner orbital shell of an atom.

In order to observe the ultrafast electron motion in the inner shells of atoms with short light pulses, the pulses must not only be ultrashort, but very...

Im Focus: Good vibrations feel the force

Eine Gruppe von Forschern um Andrea Cavalleri am Max-Planck-Institut für Struktur und Dynamik der Materie (MPSD) in Hamburg hat eine Methode demonstriert, die es erlaubt die interatomaren Kräfte eines Festkörpers detailliert auszumessen. Ihr Artikel Probing the Interatomic Potential of Solids by Strong-Field Nonlinear Phononics, nun online in Nature veröffentlich, erläutert, wie Terahertz-Laserpulse die Atome eines Festkörpers zu extrem hohen Auslenkungen treiben können.

Die zeitaufgelöste Messung der sehr unkonventionellen atomaren Bewegungen, die einer Anregung mit extrem starken Lichtpulsen folgen, ermöglichte es der...

Im Focus: Good vibrations feel the force

A group of researchers led by Andrea Cavalleri at the Max Planck Institute for Structure and Dynamics of Matter (MPSD) in Hamburg has demonstrated a new method enabling precise measurements of the interatomic forces that hold crystalline solids together. The paper Probing the Interatomic Potential of Solids by Strong-Field Nonlinear Phononics, published online in Nature, explains how a terahertz-frequency laser pulse can drive very large deformations of the crystal.

By measuring the highly unusual atomic trajectories under extreme electromagnetic transients, the MPSD group could reconstruct how rigid the atomic bonds are...

Im Focus: Verlässliche Quantencomputer entwickeln

Internationalem Forschungsteam gelingt wichtiger Schritt auf dem Weg zur Lösung von Zertifizierungsproblemen

Quantencomputer sollen künftig algorithmische Probleme lösen, die selbst die größten klassischen Superrechner überfordern. Doch wie lässt sich prüfen, dass der...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Von festen Körpern und Philosophen

23.02.2018 | Veranstaltungen

Spannungsfeld Elektromobilität

23.02.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - April 2018

21.02.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Vorstoß ins Innere der Atome

23.02.2018 | Physik Astronomie

Wirt oder Gast? Proteomik gibt neue Aufschlüsse über Reaktion von Rifforganismen auf Umweltstress

23.02.2018 | Biowissenschaften Chemie

Wie Zellen unterschiedlich auf Stress reagieren

23.02.2018 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics