Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Super-Mikroskop misst Schwingungen von Elektronen

12.08.2011
Ein neuartiges High-Tech-Mikroskop haben Forscher aus Bielefeld, Kaiserslautern und Würzburg entwickelt: Es stellt Objekte millionenfach vergrößert und Bewegungen um eine Million Milliarden Mal verlangsamt dar. Kein Wunder, dass die Top-Zeitschrift „Science“ darüber berichtet.

Mit der neu entwickelten Technik lassen sich extrem schnelle Prozesse in winzigsten Objekten verfolgen – mit einer bislang einzigartigen räumlichen und zeitlichen Auflösung. „Wir haben damit erstmals festgestellt, wie lange die Schwingungen von Elektronen in einer einzelnen Nanostruktur andauern“, sagt Professor Tobias Brixner vom Institut für Physikalische und Theoretische Chemie der Universität Würzburg.


Mit ultrakurzen Laserimpulsen (rot) lassen sich an der Oberfläche einer Nanostruktur die Schwingungen von Elektronen (rote Kugeln) messen.
Bild: Walter Pfeiffer, Universität Bielefeld

Bei den Analysen zeigte sich: Die kollektive Elektronenbewegung nach der Anregung einer Silber-Nanostruktur mit Licht hält an einzelnen Stellen bis zu 20 Mal länger an als bisher vermutet. Die Dauer der Elektronenschwingung ist nicht nur für die Grundlagenforschung interessant. Sie hat auch entscheidenden Einfluss auf die Effizienz von Energietransportprozessen, wie sie zum Beispiel in Solarzellen oder bei der Photosynthese der Pflanzen ablaufen.

„Unsere neue Methode wird es in der Zukunft ermöglichen, in vielen natürlich und künstlich nanostrukturierten Materialien sehr schnelle Vorgänge zu verfolgen“, so die Wissenschaftler.

Das Forschungsteam und seine Förderer

Ihre neue Analysemethode für extrem schnelle Vorgänge im Nanometer-Bereich präsentieren die Teams der Professoren Martin Aeschlimann (Kaiserslautern), Tobias Brixner (Würzburg) und Walter Pfeiffer (Bielefeld) am 11. August 2011 im international hoch angesehenen Wissenschaftsmagazin „Science“, online abrufbar unter http://www.sciencexpress.org. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) hat das Projekt der drei Forschungsgruppen in ihrem Schwerpunktprogramm „Ultrafast Nano-Optics“ gefördert.

Elektronenmikroskopie mit Laser-Blitzen kombiniert

Wie den Kooperationspartnern dieser Erfolg gelang? Sie haben die Vorteile eines Elektronenmikroskops mit der Anregung durch ultrakurze Laser-Lichtblitze und der damit erreichbaren hohen Zeitauflösung kombiniert. Dadurch erkennen sie zehn Mal feinere Strukturen als mit optischen Mikroskopen und verfolgen die zeitliche Entwicklung der Objekteigenschaften mit der extrem hohen Zeitauflösung von wenigen Femtosekunden – eine unvorstellbar kurze Zeit, „in der ein Düsenjet eine Strecke zurücklegt, die kleiner ist als der Durchmesser eines Atoms“, wie Professor Brixner vergleicht.

Um superschnelle Vorgänge im Mikrokosmos verfolgen zu können, setzten die Forscher eine komplexe Folge von ultrakurzen Laserimpulsen ein, die Experten als „kohärente zweidimensionale Spektroskopie“ bezeichnen. Mit einer neu entwickelten Abfolge von Laserimpulsen und dem Nachweis der dabei emittierten Elektronen gelangten die Physiker und Physikochemiker schließlich ans Ziel.

Titel der Publikation: „Coherent Two-Dimensional Nanoscopy“, Autoren: Martin Aeschlimann, Tobias Brixner, Alexander Fischer, Christian Kramer, Pascal Melchior, Walter Pfeiffer, Christian Schneider, Christian Strüber, Philip Tuchscherer, Dmitri V. Voronine.

Kontakt

Prof. Dr. Tobias Brixner, Institut für Physikalische und Theoretische Chemie, Universität Würzburg, T (0931) 31-86330, brixner@phys-chemie.uni-wuerzburg.de

Prof. Dr. Martin Aeschlimann, Fachbereich Physik, Technische Universität Kaiserslautern, T (0631) 205-2322, ma@physik.uni-kl.de

Prof. Dr. Walter Pfeiffer, Fakultät für Physik, Universität Bielefeld, T (0521) 106-5470, pfeiffer@physik.uni-bielefeld.de

Robert Emmerich | Uni Würzburg
Weitere Informationen:
http://www.sciencexpress.org
http://www.uni-wuerzburg.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht 3D-Graphen: Experiment an BESSY II zeigt, dass optische Eigenschaften einstellbar sind
24.05.2017 | Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH

nachricht Hochspannung für den Teilchenbeschleuniger der Zukunft
24.05.2017 | Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH Zürich)

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: Orientierungslauf im Mikrokosmos

Physiker der Universität Würzburg können auf Knopfdruck einzelne Lichtteilchen erzeugen, die einander ähneln wie ein Ei dem anderen. Zwei neue Studien zeigen nun, welches Potenzial diese Methode hat.

Der Quantencomputer beflügelt seit Jahrzehnten die Phantasie der Wissenschaftler: Er beruht auf grundlegend anderen Phänomenen als ein herkömmlicher Rechner....

Im Focus: A quantum walk of photons

Physicists from the University of Würzburg are capable of generating identical looking single light particles at the push of a button. Two new studies now demonstrate the potential this method holds.

The quantum computer has fuelled the imagination of scientists for decades: It is based on fundamentally different phenomena than a conventional computer....

Im Focus: Tumult im trägen Elektronen-Dasein

Ein internationales Team von Physikern hat erstmals das Streuverhalten von Elektronen in einem nichtleitenden Material direkt beobachtet. Ihre Erkenntnisse könnten der Strahlungsmedizin zu Gute kommen.

Elektronen in nichtleitenden Materialien könnte man Trägheit nachsagen. In der Regel bleiben sie an ihren Plätzen, tief im Inneren eines solchen Atomverbunds....

Im Focus: Turmoil in sluggish electrons’ existence

An international team of physicists has monitored the scattering behaviour of electrons in a non-conducting material in real-time. Their insights could be beneficial for radiotherapy.

We can refer to electrons in non-conducting materials as ‘sluggish’. Typically, they remain fixed in a location, deep inside an atomic composite. It is hence...

Im Focus: Hauchdünne magnetische Materialien für zukünftige Quantentechnologien entwickelt

Zweidimensionale magnetische Strukturen gelten als vielversprechendes Material für neuartige Datenspeicher, da sich die magnetischen Eigenschaften einzelner Molekülen untersuchen und verändern lassen. Forscher haben nun erstmals einen hauchdünnen Ferrimagneten hergestellt, bei dem sich Moleküle mit verschiedenen magnetischen Zentren auf einer Goldfläche selbst zu einem Schachbrettmuster anordnen. Dies berichten Wissenschaftler des Swiss Nanoscience Institutes der Universität Basel und des Paul Scherrer Institutes in der Wissenschaftszeitschrift «Nature Communications».

Ferrimagneten besitzen zwei magnetische Zentren, deren Magnetismus verschieden stark ist und in entgegengesetzte Richtungen zeigt. Zweidimensionale, quasi...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Meeresschutz im Fokus: Das IASS auf der UN-Ozean-Konferenz in New York vom 5.-9. Juni

24.05.2017 | Veranstaltungen

Diabetes Kongress in Hamburg beginnt heute: Rund 6000 Teilnehmer werden erwartet

24.05.2017 | Veranstaltungen

Wissensbuffet: „All you can eat – and learn”

24.05.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Hochspannung für den Teilchenbeschleuniger der Zukunft

24.05.2017 | Physik Astronomie

3D-Graphen: Experiment an BESSY II zeigt, dass optische Eigenschaften einstellbar sind

24.05.2017 | Physik Astronomie

Optisches Messverfahren für Zellanalysen in Echtzeit - Ulmer Physiker auf der Messe "Sensor+Test"

24.05.2017 | Messenachrichten