Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Spitzenforschung wird vom Bund gefördert - Laser bringt Licht in die Materie

14.07.2010
Um kleinste Strukturen zu erforschen, braucht man nicht nur Fingerspitzengefühl. Modernste Messmethoden wie die Laserspektroskopie und die Rasterkraftmikroskopie helfen dabei, elementare Vorgänge zu verstehen.

Drei Forschungsprojekte an der Universität Duisburg-Essen (UDE) nutzen diese Techniken und waren jetzt bei der Ausschreibung „Erforschung kondensierter Materie an Großgeräten“ des Bundesministeriums für Bildung und Forschung erfolgreich. Sie werden künftig mit mehreren hunderttausend Euro gefördert. Die UDE-Physiker arbeiten dabei mit Fachkollegen in Hamburg, Berlin und Darmstadt zusammen.

Die Forscher um Dr. Klaus Sokolowski-Tinten analysieren Prozesse, die bspw. bei der Präzisionsmaterialbearbeitung mit Lasern wichtig sind. Ihr Projekt wird als Teil des BMBF-Forschungsschwerpunktes 301 „FLASH: Materie im Licht extrem kurzer und intensiver Röntgenpulse“ in den nächsten drei Jahren mit 800.000 Euro unterstützt.

Die Wissenschaftler interessiert, was genau passiert, wenn Festkörperoberflächen mit intensiven ultrakurzen Laserimpulsen bestrahlt werden. Dazu nutzen sie den Freie-Elektronen-Laser FLASH beim HASYLAB in Hamburg, der eine kurze Emissionswellenlänge – bis in den weichen Röntgenbereich – mit ultrakurzer Impulsdauer, räumlicher Kohärenz und extrem hoher Brillanz verbindet. So lässt sich die schnelle Bewegung von Atomen in Echtzeit verfolgen. Es werden einzelne Bilder aufgenommen, die man – wie in einem Trickfilm – aneinanderreihen kann. Mit den Laserpulsen können diese Prozesse nicht nur untersucht, sondern auch gezielt gesteuert werden.

„Wir entwickeln neuartige Messverfahren, mit denen wir Prozesse entschlüsseln, die bei der lasergestützten Materialbearbeitung oder bei der Herstellung dünner Schichten und von Nano-Partikeln durch Laserablation eine wesentliche Rolle spielen. FLASH bietet uns dabei ganz neuartige Möglichkeiten“, erklärt Dr. Sokolowski-Tinten, der zudem mit Kollegen der Universitäten Kaiserslautern, Jena, Rostock und Kassel sowie dem Centre for Free-Electron-Laser Science Hamburg zusammenarbeitet.

Magnetische Phänomene

Das zweite Projekt mit dem Titel „Femtosekunden-zeitaufgelöste Spektroskopie kondensierter Materie mit weicher Röntgenstrahlung bei resonanter optischer Anregung (FEMTOSPEX)“ leitet Prof. Dr. Uwe Bovensiepen. Hier werden Wechselwirkungen von Elektron-Loch-Paaren, Schwingungen und Spinanregungen in komplexen Festkörpersystemen und Flüssigkeiten erforscht. Das BMBF stellt dafür in den nächsten drei Jahren 700.000 Euro zur Verfügung.

Die Untersuchungen finden in enger Kooperation mit dem Helmholtz-Zentrum für Materialien und Energie statt, das den Elektronenspeicherring BESSY II betreibt. Dieses Femtosekunden-Strahlrohr ist eines von weltweit drei Anlagen, die variable Röntgenstrahlung in kurzen Pulsen im Femtosekundenbereich erzeugen. Einzigartig für die Berliner Anlage sind zirkular polarisierte Röntgenpulse – perfekt zur Analyse magnetischer Phänomene.

„So werden wir die Laboruntersuchungen ultraschneller Phänomene entscheidend ergänzen können. Die Spektroskopie mit weicher Röntgenstrahlung ermöglicht eine elementspezifische Analyse, die in komplexen Systemen besonders schnell ist“, sagt Professor Bovensiepen.

Winzigste Veränderungen erkennen

Um die „Ioneninduzierte Strukturbildung“ in Festkörpern geht es bei dem dritten Projekt. Dazu haben sechs Arbeitsgruppen verschiedener Universitäten gemeinsam BMBF-Mittel in Höhe von insgesamt 1,4 Mio. Euro eingeworben. Das Teilprojekt der Arbeitsgruppe Schleberger an der UDE konzentriert sich auf nanoskalige Systeme und wird mit mehr als 300.000 Euro gefördert. In den nächsten drei Jahren sollen an einem Beschleuniger des GSI Helmholzzentrums für Schwerionenforschung in Darmstadt unterschiedliche Materialien mit schnellen Ionen bestrahlt und deren Auswirkungen untersucht werden.

Dazu wird ein Rasterkraftmikroskop direkt am Strahlrohr des Beschleunigers installiert, so dass die bestrahlten Proben zeitnah und unter Ultrahochvakuumbedingungen untersucht werden können. „Mit einem solchen Rasterkraftmikroskop lassen sich Veränderungen der Probenoberfläche beobachten, die mitunter nur die Größe eines einzelnen Atoms haben. Diese einzigartige Möglichkeit liefert neue Erkenntnisse und Ideen, wie unterschiedliche Materialien, aber auch Materialverbindungen und -systeme, durch Ionen auf der Sub-Nanometerskala beeinflusst und verändert werden können“, erläutert Professorin Schleberger. Die Grundlagenforschung bildet damit den Ausgangspunkt für mögliche spätere Anwendungen, die auf einer weiteren Miniaturisierung und neuen Technologien basieren.

Weitere Informationen: Dr. Klaus Sokolowski-Tinten, Tel. 0203/379-4561, klaus.sokolowski-tinten@uni-due.de; Prof. Dr. Uwe Bovensiepen, Tel. 0203/379-4566, uwe.bovensiepen@uni-due.de; Prof. Dr. Marika Schleberger, Tel. 0203/379-1600/1601, marika.schleberger@uni-due.de

Katrin Braun | Universität Duisburg-Essen
Weitere Informationen:
http://www.uni-due.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Radioaktive Elemente in Cassiopeia A liefern Hinweise auf Neutrinos als Ursache der Supernova-Explosion
23.06.2017 | Max-Planck-Institut für Astrophysik

nachricht Individualisierte Faserkomponenten für den Weltmarkt
22.06.2017 | Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH)

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: Can we see monkeys from space? Emerging technologies to map biodiversity

An international team of scientists has proposed a new multi-disciplinary approach in which an array of new technologies will allow us to map biodiversity and the risks that wildlife is facing at the scale of whole landscapes. The findings are published in Nature Ecology and Evolution. This international research is led by the Kunming Institute of Zoology from China, University of East Anglia, University of Leicester and the Leibniz Institute for Zoo and Wildlife Research.

Using a combination of satellite and ground data, the team proposes that it is now possible to map biodiversity with an accuracy that has not been previously...

Im Focus: Klima-Satellit: Mit robuster Lasertechnik Methan auf der Spur

Hitzewellen in der Arktis, längere Vegetationsperioden in Europa, schwere Überschwemmungen in Westafrika – mit Hilfe des deutsch-französischen Satelliten MERLIN wollen Wissenschaftler ab 2021 die Emissionen des Treibhausgases Methan auf der Erde erforschen. Möglich macht das ein neues robustes Lasersystem des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnologie ILT in Aachen, das eine bisher unerreichte Messgenauigkeit erzielt.

Methan entsteht unter anderem bei Fäulnisprozessen. Es ist 25-mal wirksamer als das klimaschädliche Kohlendioxid, kommt in der Erdatmosphäre aber lange nicht...

Im Focus: Climate satellite: Tracking methane with robust laser technology

Heatwaves in the Arctic, longer periods of vegetation in Europe, severe floods in West Africa – starting in 2021, scientists want to explore the emissions of the greenhouse gas methane with the German-French satellite MERLIN. This is made possible by a new robust laser system of the Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT in Aachen, which achieves unprecedented measurement accuracy.

Methane is primarily the result of the decomposition of organic matter. The gas has a 25 times greater warming potential than carbon dioxide, but is not as...

Im Focus: How protons move through a fuel cell

Hydrogen is regarded as the energy source of the future: It is produced with solar power and can be used to generate heat and electricity in fuel cells. Empa researchers have now succeeded in decoding the movement of hydrogen ions in crystals – a key step towards more efficient energy conversion in the hydrogen industry of tomorrow.

As charge carriers, electrons and ions play the leading role in electrochemical energy storage devices and converters such as batteries and fuel cells. Proton...

Im Focus: Die Schweiz in Pole-Position in der neuen ESA-Mission

Die Europäische Weltraumagentur ESA gab heute grünes Licht für die industrielle Produktion von PLATO, der grössten europäischen wissenschaftlichen Mission zu Exoplaneten. Partner dieser Mission sind die Universitäten Bern und Genf.

Die Europäische Weltraumagentur ESA lanciert heute PLATO (PLAnetary Transits and Oscillation of stars), die grösste europäische wissenschaftliche Mission zur...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Von Batterieforschung bis Optoelektronik

23.06.2017 | Veranstaltungen

10. HDT-Tagung: Elektrische Antriebstechnologie für Hybrid- und Elektrofahrzeuge

22.06.2017 | Veranstaltungen

„Fit für die Industrie 4.0“ – Tagung von Hochschule Darmstadt und Schader-Stiftung am 27. Juni

22.06.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Radioaktive Elemente in Cassiopeia A liefern Hinweise auf Neutrinos als Ursache der Supernova-Explosion

23.06.2017 | Physik Astronomie

Dünenökosysteme modellieren

23.06.2017 | Ökologie Umwelt- Naturschutz

Makro-Mikrowelle macht Leichtbau für Luft- und Raumfahrt effizienter

23.06.2017 | Materialwissenschaften