Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Ultraschnell gefilmt

10.03.2011
Kieler Nanowissenschaft zeigt Momentaufnahmen elektronischer Zustände

Wie schnell sich die elektrischen Eigenschaften bestimmter fester Materialien unter Bestrahlung mit intensiven Laserpulsen verändern, stellen Forschende der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) in der aktuellen Ausgabe (09.03.2011) von Nature vor.

Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler um Professor Michael Bauer, Dr. Kai Roßnagel und Professor Lutz Kipp vom Institut für Experimentelle und Angewandte Physik verfolgen gemeinsam mit Mitarbeitern der Technischen Universität Kaiserslautern und der Universität Colorado in Boulder, USA, den Ablauf elektronischer Schaltprozesse, die innerhalb kleinster Bruchteile einer Sekunde (Femtosekunden) stattfinden. Auf Basis der dadurch gewonnenen Erkenntnisse sollen künftig beispielsweise maßgeschneiderte und ultraschnelle opto-elektronische Bauteile realisiert werden, um Datenübertragungsraten zu erhöhen oder optische Schalter zu beschleunigen.

"Die von uns entwickelte Technik ermöglicht es, wesentlich umfassendere Filme extrem schneller Vorgänge aufzunehmen, als es mit bisherigen ähnlichen Techniken möglich war", erklärt Bauer. "Damit können wir beispielsweise Phasenübergänge in Festkörpern oder katalytische Reaktionen an Oberflächen direkt verfolgen." Um die Filme aufzunehmen, verwenden die Kieler Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler ultrakurze Lichtblitze im weichen Röntgenbereich, die sie mit einem speziellen Lasersystem erzeugen. Bauer: "Der Informationsgewinn durch unsere Zeitlupenaufnahmen ist enorm. Wir erhalten ganz neue Einblicke in die zentralen elektronischen Eigenschaften fester Materialien, die für eine Vielzahl aktueller und zukünftiger Technologien zum Beispiel in der Telekommunikation von Bedeutung sind."

Die Christian-Albrechts-Universität zu Kiel hat als Forschungsuniversität im Norden Deutschlands eine ausgewiesene internationale Expertise in den Nano- und Oberflächenwissenschaften, zum Beispiel im Sonderforschungsbereich 855 "Magnetoelektrische Verbundwerkstoffe – Biomagnetische Schnittstellen der Zukunft" der Deutschen Forschungsgemeinschaft. In der aktuellen Runde der Exzellenzinitiative bewirbt sich die CAU mit dem Exzellenzcluster Materials for Life – Materialien für das Leben.

Hintergrundinformationen:
Femto bedeutet Billiardstel. Wenn beispielsweise Moleküle miteinander reagieren oder sich Schaltzustände in elektronischen Bauteilen verändern, so sind auf atomaren Skalen dafür Prozesse verantwortlich, die im Zeitbereich von Femtosekunden ablaufen. Ultrakurze Laserpulse im so genannten "weichen Röntgenbereich" – also Licht mit sehr kurzen Wellenlängen – ermöglichen Momentaufnahmen elektronischer Zustände, die sich beispielsweise während eines Schaltprozesses kurzfristig bilden. In Serie ergeben diese Aufnahmen einen Film, der solche Schaltvorgänge mit bisher unerreichter Detailgenauigkeit und Auflösung in Echtzeit abbildet.
Link zur Originalpublikation:
http://www.nature.com/nature unter: 10.1038/nature09829
Zwei Aufnahmen und ein Foto stehen zum Download bereit:
http://www.uni-kiel.de/download/pm/2011/2011-021-1.mov
Video: Die Uni Kiel erforscht elektrische Zustände in fester Materie: In extremer Zeitlupe aufgenommener Phasenübergang in einem Festkörper, der innerhalb einer extrem kurzen Zeit abgeschlossen ist.

Aufnahme: Rohwer et al./CAU, Copyright: Nature

http://www.uni-kiel.de/download/pm/2011/2011-021-2.png
Bildunterschrift: Zwei Standbilder, aus dem neu entwickelten Bildgebungsverfahren aufgenommen, in einem Zeitabstand von nur 0.00000000000007 Sekunden.

Aufnahme: Rohwer et al., Copyright: CAU

http://www.uni-kiel.de/download/pm/2011/2011-021-3.jpg
Bildunterschrift: Lasersystem zur Erzeugung der ultrakurzen Röntgenpulse, mit denen die Filmaufnahmen im Experiment gemacht werden.

Foto: Rohwer et al., Copyright: CAU

Kontakt:
PD Dr. Kai Roßnagel
Institut für Experimentelle und Angewandte Physik
Tel: 0431/880-3876
E-Mail: rossnagel@physik.uni-kiel.de
Prof. Dr. Michael Bauer
Institut für Experimentelle und Angewandte Physik
Tel: 0431/880-5098
E-Mail: bauer@physik.uni-kiel.de

Claudia Eulitz | Christian-Albrechts-Universität
Weitere Informationen:
http://www.uni-kiel.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Einmal durchleuchtet – dreifacher Informationsgewinn
11.12.2017 | Friedrich-Schiller-Universität Jena

nachricht Stabile Quantenbits
08.12.2017 | Universität Konstanz

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: Electromagnetic water cloak eliminates drag and wake

Detailed calculations show water cloaks are feasible with today's technology

Researchers have developed a water cloaking concept based on electromagnetic forces that could eliminate an object's wake, greatly reducing its drag while...

Im Focus: Neue Einblicke in die Materie: Hochdruckforschung in Kombination mit NMR-Spektroskopie

Forschern der Universität Bayreuth und des Karlsruhe Institute of Technology (KIT) ist es erstmals gelungen, die magnetische Kernresonanzspektroskopie (NMR) in Experimenten anzuwenden, bei denen Materialproben unter sehr hohen Drücken – ähnlich denen im unteren Erdmantel – analysiert werden. Das in der Zeitschrift Science Advances vorgestellte Verfahren verspricht neue Erkenntnisse über Elementarteilchen, die sich unter hohen Drücken oft anders verhalten als unter Normalbedingungen. Es wird voraussichtlich technologische Innovationen fördern, aber auch neue Einblicke in das Erdinnere und die Erdgeschichte, insbesondere die Bedingungen für die Entstehung von Leben, ermöglichen.

Diamanten setzen Materie unter Hochdruck

Im Focus: Scientists channel graphene to understand filtration and ion transport into cells

Tiny pores at a cell's entryway act as miniature bouncers, letting in some electrically charged atoms--ions--but blocking others. Operating as exquisitely sensitive filters, these "ion channels" play a critical role in biological functions such as muscle contraction and the firing of brain cells.

To rapidly transport the right ions through the cell membrane, the tiny channels rely on a complex interplay between the ions and surrounding molecules,...

Im Focus: Stabile Quantenbits

Physiker aus Konstanz, Princeton und Maryland schaffen ein stabiles Quantengatter als Grundelement für den Quantencomputer

Meilenstein auf dem Weg zum Quantencomputer: Wissenschaftler der Universität Konstanz, der Princeton University sowie der University of Maryland entwickeln ein...

Im Focus: Realer Versuch statt virtuellem Experiment: Erfolgreiche Prüfung von Nanodrähten

Mit neuartigen Experimenten enträtseln Forscher des Helmholtz-Zentrums Geesthacht und der Technischen Universität Hamburg, warum winzige Metallstrukturen extrem fest sind

Ultraleichte und zugleich extrem feste Werkstoffe – poröse Nanomaterialien aus Metall versprechen hochinteressante Anwendungen unter anderem für künftige...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Innovative Strategien zur Bekämpfung von parasitären Würmern

08.12.2017 | Veranstaltungen

Hohe Heilungschancen bei Lymphomen im Kindesalter

07.12.2017 | Veranstaltungen

Der Roboter im Pflegeheim – bald Wirklichkeit?

05.12.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

E-Mobilität: Neues Hybridspeicherkonzept soll Reichweite und Leistung erhöhen

12.12.2017 | Energie und Elektrotechnik

Wie Brände die Tundra langfristig verändern

12.12.2017 | Ökologie Umwelt- Naturschutz

Gefäßregeneration: Wie sich Wunden schließen

12.12.2017 | Medizin Gesundheit