Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Schneller als ein Atom schwingen kann

01.07.2013
Physiker der Universität Jena erzeugen hochfrequente Attosekundenblitze für die Grundlagenforschung

Immer leistungsfähigere Mikroskope und spektroskopische Verfahren erlauben heute den Einblick in immer kleinere Dimensionen der Materie.


So entstehen isolierte Attosekundenpulse: Ein Laserpuls (rot) wechselwirkt mit Argonatomen in einem dünnen Gasstrahl und erzeugt dabei einen kurzwelligeren Puls (blau), dessen Dauer im Attosekundenbereich liegt. Abb.: IAP/FSU

Um beispielsweise Vorgänge in Molekülen und Atomen beobachten zu können, braucht es nicht nur Technik mit extrem hoher Auflösung. Da diese Prozesse sehr schnell ablaufen, sind zudem extrem kurze Belichtungszeiten notwendig.

„Wenn wir die genauen Abläufe chemischer Reaktionen, die Bewegungen von Ladungsträgern oder das Wechselspiel von Licht und Materie in Echtzeit beobachten wollen, brauchen wir Belichtungszeiten im Attosekundenbereich“, weiß Prof. Dr. Jens Limpert von der Friedrich-Schiller-Universität Jena.

Der Juniorprofessor vom Institut für Angewandte Physik und seine Kollegen haben dafür jetzt entscheidende Grundlagen geschaffen: Gemeinsam mit Partnern des Jenaer Helmholtz-Instituts, des Max-Born Instituts Berlin und des Imperial College London ist es ihnen erstmals gelungen, isolierte Attosekundenpulse mit noch nie dagewesenen Pulsfolgefrequenzen zu erzeugen.
Wie das Jenaer Forscherteam im renommierten Fachmagazin „Nature Photonics“ schreibt, erreicht es dank eines neuartigen Ansatzes eine Pulsfrequenz im Megahertz-Bereich – mit fast einer Million Pulse pro Sekunde (DOI: 10.1038/nphoton.2013.131).

Dabei entspricht die unvorstellbar kurze Zeitspanne einer Attosekunde dem Milliardsten Teil eines Milliardstels einer Sekunde. „Das heißt, eine Attosekunde dauert im Vergleich zu einer Sekunde nur so lang wie eine Sekunde im Vergleich zum Alter des Universums“, veranschaulicht Limpert. Ihre Attosekundenblitze erzeugen die Physiker, indem sie ultrakurze Laserpulse auf das Edelgas Argon fokussieren. Dabei wird die Strahlung des Lasers in den extrem ultravioletten Wellenlängenbereich verschoben.

Mit bisherigen Lasersystemen konnten jedoch nur wenige tausend Pulse pro Sekunde erzeugt werden. Das mag für den Laien extrem viel klingen – die Physiker konnten damit noch wenig anfangen. „Für die Aufnahme von multidimensionalen Daten wie z. B. hochauflösende Bilder oder sogar Videos von grundlegenden Vorgängen in der Natur werden weitaus höhere Pulswiederholfrequenzen benötigt“, sagt Manuel Krebs, der Erstautor der vorliegenden Studie. Er und seine Kollegen haben einen neuartigen parametrischen Verstärker entwickelt, der mit einem Hochleistungsfaserlaser gepumpt wird.
Damit erreichen die Jenaer Physiker erstmals überhaupt Pulsfrequenzen im Megahertz-Bereich. „Das ist eine Steigerung dieses wichtigen Parameters um einen Faktor von 200“, ordnet Limpert den Erfolg des Jenaer Teams ein und macht deutlich: „Damit sind jetzt völlig neuartige Anwendungen im noch jungen Gebiet der Attosekundenphysik möglich.“ Denkbar seien neue Methoden, wie die zeitaufgelöste Fotoelektronen-Spektroskopie oder sogar extreme Zeitraffer-Aufnahmen von mikroskopischen Vorgängen in der Nanotechnologie.

Original-Publikation:
Krebs, M. et al. Towards isolated attosecond pulses at megahertz repetition rates. Nature Photonics 7, 555–559 (2013). DOI:10.1038/nphoton.2013.131
Kontakt:
Jun.-Prof. Dr. Jens Limpert
Institut für Angewandte Physik der Friedrich-Schiller-Universität Jena
Albert-Einstein-Straße 15, 07745 Jena
Tel.: 03641 / 947811
E-Mail: jens.limpert[at]uni-jena.de

Dr. Ute Schönfelder | Friedrich-Schiller-Universität J
Weitere Informationen:
http://www.uni-jena.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Temperaturgesteuerte Faser-Lichtquelle mit flüssigem Kern
20.06.2018 | Leibniz-Institut für Photonische Technologien e. V.

nachricht Rätselhaftes IceCube-Ereignis könnte von Tau-Neutrino stammen
19.06.2018 | Johannes Gutenberg-Universität Mainz

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: Temperaturgesteuerte Faser-Lichtquelle mit flüssigem Kern

Die moderne medizinische Bildgebung und neue spektroskopische Verfahren benötigen faserbasierte Lichtquellen, die breitbandiges Laserlicht im nahen und mittleren Infrarotbereich erzeugen. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Leibniz-Instituts für Photonische Technologien Jena (Leibniz-IPHT) zeigen in einer aktuellen Veröffentlichung im renommierten Fachblatt Optica, dass sie die optischen Eigenschaften flüssigkeitsgefüllter Fasern und damit die Bandbreite des Laserlichts gezielt über die Umgebungstemperatur steuern können.

Das Besondere an den untersuchten Fasern ist ihr Kern. Er ist mit Kohlenstoffdisulfid gefüllt - einer flüssigen chemischen Verbindung mit hoher optischer...

Im Focus: Temperature-controlled fiber-optic light source with liquid core

In a recent publication in the renowned journal Optica, scientists of Leibniz-Institute of Photonic Technology (Leibniz IPHT) in Jena showed that they can accurately control the optical properties of liquid-core fiber lasers and therefore their spectral band width by temperature and pressure tuning.

Already last year, the researchers provided experimental proof of a new dynamic of hybrid solitons– temporally and spectrally stationary light waves resulting...

Im Focus: Revolution der Rohre

Forscher*innen des Instituts für Sensor- und Aktortechnik (ISAT) der Hochschule Coburg lassen Rohrleitungen, Schläuchen oder Behältern in Zukunft regelrecht Ohren wachsen. Sie entwickelten ein innovatives akustisches Messverfahren, um Ablagerungen in Rohren frühzeitig zu erkennen.

Rückstände in Abflussleitungen führen meist zu unerfreulichen Folgen. Ein besonderes Gefährdungspotential birgt der Biofilm – eine Schleimschicht, in der...

Im Focus: Überdosis Calcium

Nanokristalle beeinflussen die Differenzierung von Stammzellen während der Knochenbildung

Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Universitäten Freiburg und Basel haben einen Hauptschalter für die Regeneration von Knochengewebe identifiziert....

Im Focus: Overdosing on Calcium

Nano crystals impact stem cell fate during bone formation

Scientists from the University of Freiburg and the University of Basel identified a master regulator for bone regeneration. Prasad Shastri, Professor of...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen im August 2018

20.06.2018 | Veranstaltungen

Hengstberger-Symposium zur Sternentstehung

19.06.2018 | Veranstaltungen

LymphomKompetenz KOMPAKT: Neues vom EHA2018

19.06.2018 | Veranstaltungen

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

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen im August 2018

20.06.2018 | Veranstaltungsnachrichten

Breitbandservices von DNS:NET erweitert

20.06.2018 | Unternehmensmeldung

Mit Parasiten infizierte Stichlinge beeinflussen Verhalten gesunder Artgenossen

20.06.2018 | Biowissenschaften Chemie

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