Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Handlicher XUV-Laser macht Teilchenbeschleunigern Konkurrenz

01.11.2016

Physiker der Universität Jena entwickeln leistungsstarken XUV-Laser in Laborgröße

Was passiert im Inneren von Atomen und Molekülen, wenn sie eine chemische Bindung eingehen? Wie sieht es aus, wenn Licht mit optischen Nanomaterialien interagiert? Wollen Forscher chemische Reaktionen in Echtzeit verfolgen oder die Bewegung von Ladungsträgern beobachten, nutzen sie heute intensive Extrem-Ultraviolette (XUV) Strahlung. Doch die stammt nicht aus einer gewöhnlichen Gasentladungslampe.


Physik-Doktorand Robert Klas von der Uni Jena. Er und seine Kollegen stellen in einer aktuellen Publikation einen Versuchsaufbau vor, mit dem sich ultrakurze Röntgenpulse erzeugen lassen.

Foto: Jan-Peter Kasper/FSU

„Für solche Anwendungen braucht es kohärentes, extrem kurz gepulstes XUV-Licht“, betont Prof. Dr. Jens Limpert von der Friedrich-Schiller-Universität Jena. Erzeugt werden solche XUV-Pulse zumeist in riesigen Teilchenbeschleunigern, etwa dem XFEL in Hamburg, dessen 3,4 Kilometer lange unterirdische Anlage gerade erst in Betrieb genommen wurde oder in Ringbeschleunigern, sogenannten Synchrotrons, mit mehreren hundert Metern Durchmesser.

Doch der Zugang für Forscher zu diesen leistungsstarken Großanlagen ist begrenzt und nicht alle wissenschaftlichen Fragestellungen lassen sich damit hinreichend untersuchen, was die Entwicklung von vergleichsweise „handlichen“ Lasersystemen motiviert. In der aktuellen Ausgabe des Fachmagazins „Optica“ stellen Jenaer Physiker einen Versuchsaufbau vor, mit dem sich ultrakurze, intensive XUV-Pulse in praktisch jedem Optik-Labor produzieren lassen (DOI: 10.1364/OPTICA.3.001167).

Diese Publikation zeigt, wie sich XUV-Pulse mit deutlich höherer Effizienz erzeugen lassen, als das bislang mit Systemen dieser Größenordnung möglich war. Dazu werden Laserpulse in einen doppelbrechenden Kristall fokussiert, wobei die Frequenz des ursprünglich infraroten Lichts verdoppelt wird. Das Ergebnis sind Laserpulse im grünen Wellenlängenbereich. Diese werden in einem zweiten Schritt der sogenannten kaskadierten Frequenzkonversion erneut fokussiert, woraus noch höherfrequente Pulse im XUV resultieren.

Auf diese Weise entstehen spektral schmalbandige und kohärente XUV-Pulse mit einer Leistung im Milliwatt-Bereich. Ihre Wellenlänge beträgt nur noch 57 Nanometer. „Übliche Systeme kommen lediglich auf ein Hundertstel dieser Leistung, während unsere Faserlaser basierten Systeme typischerweise ca. 100 µW Durchschnittsleistung liefern – diese neuartige Methode ist nun nochmals eine Größenordnung besser“, betont Doktorand Robert Klas, der die neuartige Quelle gemeinsam mit seinen Kollegen im Labor realisiert hat.

Dank dieser Technik seien die XUV-Quellen nun auch für praktische Anwendungen einsetzbar, welche in der Helmholtz-Nachwuchsgruppe von Dr. Jan Rothhardt verfolgt werden – etwa für neue bildgebende Verfahren um dreidimensionale Strukturen mit einer Auflösung von wenigen 10 Nanometern sichtbar zu machen und so völlig neue Einblicke in die Nanowelt zu ermöglichen.

Original-Publikation:
R. Klas et al. Table-top milliwatt-class extreme ultraviolet high harmonic light source, Optica 3, 1167-1170 (2016), DOI: 10.1364/OPTICA.3.001167

Kontakt:
Prof. Dr. Jens Limpert
Institut für Angewandte Physik der Friedrich-Schiller-Universität Jena
Albert-Einstein-Straße, 07745 Jena
Tel.: 03641 / 947643, 03641 / 947811
E-Mail: jens.limpert[at]uni-jena.de

Dr. Jan Rothhardt
Helmholtz-Institut Jena
Fröbelstieg 3, 07743 Jena
Tel.: 03641 / 947818
E-Mail: j.rothhardt[at]gsi.de

Weitere Informationen:

http://www.uni-jena.de

Dr. Ute Schönfelder | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Eine Nano-Uhr mit präzisen Zeigern
21.11.2017 | Universität Wien

nachricht ESO-Beobachtungen zeigen, dass der erste interstellare Asteroid mit nichts vergleichbar ist, was wir bisher kennen
21.11.2017 | ESO Science Outreach Network - Haus der Astronomie

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: Kleine Strukturen – große Wirkung

Innovative Schutzschicht für geringen Verbrauch künftiger Rolls-Royce Flugtriebwerke entwickelt

Gemeinsam mit Rolls-Royce Deutschland hat das Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS im Rahmen von zwei Vorhaben aus dem...

Im Focus: Nanoparticles help with malaria diagnosis – new rapid test in development

The WHO reports an estimated 429,000 malaria deaths each year. The disease mostly affects tropical and subtropical regions and in particular the African continent. The Fraunhofer Institute for Silicate Research ISC teamed up with the Fraunhofer Institute for Molecular Biology and Applied Ecology IME and the Institute of Tropical Medicine at the University of Tübingen for a new test method to detect malaria parasites in blood. The idea of the research project “NanoFRET” is to develop a highly sensitive and reliable rapid diagnostic test so that patient treatment can begin as early as possible.

Malaria is caused by parasites transmitted by mosquito bite. The most dangerous form of malaria is malaria tropica. Left untreated, it is fatal in most cases....

Im Focus: Transparente Beschichtung für Alltagsanwendungen

Sport- und Outdoorbekleidung, die Wasser und Schmutz abweist, oder Windschutzscheiben, an denen kein Wasser kondensiert – viele alltägliche Produkte können von stark wasserabweisenden Beschichtungen profitieren. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) haben Forscher um Dr. Bastian E. Rapp einen Werkstoff für solche Beschichtungen entwickelt, der sowohl transparent als auch abriebfest ist: „Fluoropor“, einen fluorierten Polymerschaum mit durchgehender Nano-/Mikrostruktur. Sie stellen ihn in Nature Scientific Reports vor. (DOI: 10.1038/s41598-017-15287-8)

In der Natur ist das Phänomen vor allem bei Lotuspflanzen bekannt: Wassertropfen perlen von der Blattoberfläche einfach ab. Diesen Lotuseffekt ahmen...

Im Focus: Ultrakalte chemische Prozesse: Physikern gelingt beispiellose Vermessung auf Quantenniveau

Wissenschaftler um den Ulmer Physikprofessor Johannes Hecker Denschlag haben chemische Prozesse mit einer beispiellosen Auflösung auf Quantenniveau vermessen. Bei ihrer wissenschaftlichen Arbeit kombinierten die Forscher Theorie und Experiment und können so erstmals die Produktzustandsverteilung über alle Quantenzustände hinweg - unmittelbar nach der Molekülbildung - nachvollziehen. Die Forscher haben ihre Erkenntnisse in der renommierten Fachzeitschrift "Science" publiziert. Durch die Ergebnisse wird ein tieferes Verständnis zunehmend komplexer chemischer Reaktionen möglich, das zukünftig genutzt werden kann, um Reaktionsprozesse auf Quantenniveau zu steuern.

Einer deutsch-amerikanischen Forschergruppe ist es gelungen, chemische Prozesse mit einer nie dagewesenen Auflösung auf Quantenniveau zu vermessen. Dadurch...

Im Focus: Leoniden 2017: Sternschnuppen im Anflug?

Gemeinsame Pressemitteilung der Vereinigung der Sternfreunde und des Hauses der Astronomie in Heidelberg

Die Sternschnuppen der Leoniden sind in diesem Jahr gut zu beobachten, da kein Mondlicht stört. Experten sagen für die Nächte vom 16. auf den 17. und vom 17....

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Tagung widmet sich dem Thema Autonomes Fahren

21.11.2017 | Veranstaltungen

Neues Elektro-Forschungsfahrzeug am Institut für Mikroelektronische Systeme

21.11.2017 | Veranstaltungen

Raumfahrtkolloquium: Technologien für die Raumfahrt von morgen

21.11.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Wasserkühlung für die Erdkruste - Meerwasser dringt deutlich tiefer ein

21.11.2017 | Geowissenschaften

Eine Nano-Uhr mit präzisen Zeigern

21.11.2017 | Physik Astronomie

Zentraler Schalter

21.11.2017 | Biowissenschaften Chemie