Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Uni-Kassel-Physiker erklären Vorgänge des "kalten Schmelzens"

29.10.2008
Den Kasseler Physikern Dr. Eeuwe Zijlstra, Jessica Walkenhorst und Prof. Dr. Martin Garcia ist es gelungen, die mikroskopischen Mechanismen des laserinduzierten "kalten Schmelzens" des Halbleiters InSb zu erklären.

Wenn ein ultrakurzer, intensiver Laserpuls in ein Material einstrahlt, entsteht ein neuartiger, in der Natur nicht existierender Zustand, in dem die Elektronen auf Temperaturen von bis zu 30.000 Grad Celsius aufgeheizt werden, d.h., fünfmal höher als die Temperatur auf der Oberfläche unserer Sonne, während die Atome bei Zimmertemperatur "kalt" verbleiben.

Die heißen Elektronen sorgen dafür, dass sich die kalten Atome über längere Strecken bewegen. Als Folge wird der Festkörper sofort zur Flüssigkeit. Dieses Phänomen, das nur im Labor produziert werden kann, wird als "kaltes Schmelzen" bezeichnet. Über dessen Ursachen und Verlauf wird seit Jahren kontrovers diskutiert.

Den Kasseler Physikern Dr. Eeuwe Zijlstra, Jessica Walkenhorst und Prof. Dr. Martin Garcia ist es gelungen, die mikroskopischen Mechanismen des laserinduzierten "kalten Schmelzens" des Halbleiters InSb zu erklären. Dieser ultraschnelle Prozess läuft in einem so kurzen Zeitraum ab, wie das Licht benötigt, um eine Distanz von ca. einem Zehntel Millimeter zurückzulegen, und unterscheidet sich dramatisch vom Schmelzen unter normalen Bedingungen, wenn zum Beispiel ein Eiswürfel oder ein Stück Butter bei Hitze schmilzt.

Die in der Arbeitsgruppe Garcia durchgeführten Berechnungen zeigen mit bisher noch nicht erreichter Genauigkeit die Pfade auf, entlang derer sich die Atome kurz nach der Laseranregung fortbewegen, und beenden damit eine Kontroverse über die mikroskopischen Ursachen des "kalten Schmelzens". Ein detailliertes Verständnis laserinduzierter Prozesse ist von großer Bedeutung, da Laser verwendet werden können, um Halbleiter auf unkonventionellem Weg zu manipulieren. Das Phänomen findet Anwendungen in der Materialbearbeitung, Herstellung von mikroskopischen Werkzeugen und Schaltkreisen sowie in der Medizin.

Die Physiker haben ihre Arbeit in der renommierten Zeitschrift
PHYSICAL REVIEW LETTERS veröffentlicht: E. S. Zijlstra, J. Walkenhorst and M. E. Garcia, "Anharmonic noninertial lattice dynamics during ultrafast nonthermal melting of InSb", Phys. Rev. Lett. 101, 135701 (2008).
Info
Universität Kassel
Fachbereich Naturwissenschaften
Prof. Dr. Martin E. Garcia
tel: (0561) 804 4480/-4785
e-mail: garcia@physik.uni-kassel.de

Ingrid Hildebrand | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-kassel.de
http://www.uni-kassel.de/presse/pm/anlagen/halbleiterschmelze.zip

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Topologische Isolatoren: Neuer Phasenübergang entdeckt
17.10.2017 | Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH

nachricht Vorhersagen bestätigt: Schwere Elemente bei Neutronensternverschmelzungen nachgewiesen
17.10.2017 | GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH

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: Sicheres Bezahlen ohne Datenspur

Ob als Smartphone-App für die Fahrkarte im Nahverkehr, als Geldwertkarten für das Schwimmbad oder in Form einer Bonuskarte für den Supermarkt: Für viele gehören „elektronische Geldbörsen“ längst zum Alltag. Doch vielen Kunden ist nicht klar, dass sie mit der Nutzung dieser Angebote weitestgehend auf ihre Privatsphäre verzichten. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) entsteht ein sicheres und anonymes System, das gleichzeitig Alltagstauglichkeit verspricht. Es wird nun auf der Konferenz ACM CCS 2017 in den USA vorgestellt.

Es ist vor allem das fehlende Problembewusstsein, das den Informatiker Andy Rupp von der Arbeitsgruppe „Kryptographie und Sicherheit“ am KIT immer wieder...

Im Focus: Neutron star merger directly observed for the first time

University of Maryland researchers contribute to historic detection of gravitational waves and light created by event

On August 17, 2017, at 12:41:04 UTC, scientists made the first direct observation of a merger between two neutron stars--the dense, collapsed cores that remain...

Im Focus: Breaking: the first light from two neutron stars merging

Seven new papers describe the first-ever detection of light from a gravitational wave source. The event, caused by two neutron stars colliding and merging together, was dubbed GW170817 because it sent ripples through space-time that reached Earth on 2017 August 17. Around the world, hundreds of excited astronomers mobilized quickly and were able to observe the event using numerous telescopes, providing a wealth of new data.

Previous detections of gravitational waves have all involved the merger of two black holes, a feat that won the 2017 Nobel Prize in Physics earlier this month....

Im Focus: Topologische Isolatoren: Neuer Phasenübergang entdeckt

Physiker des HZB haben an BESSY II Materialien untersucht, die zu den topologischen Isolatoren gehören. Dabei entdeckten sie einen neuen Phasenübergang zwischen zwei unterschiedlichen topologischen Phasen. Eine dieser Phasen ist ferroelektrisch: das bedeutet, dass sich im Material spontan eine elektrische Polarisation ausbildet, die sich durch ein äußeres elektrisches Feld umschalten lässt. Dieses Ergebnis könnte neue Anwendungen wie das Schalten zwischen unterschiedlichen Leitfähigkeiten ermöglichen.

Topologische Isolatoren zeichnen sich dadurch aus, dass sie an ihren Oberflächen Strom sehr gut leiten, während sie im Innern Isolatoren sind. Zu dieser neuen...

Im Focus: Smarte Sensoren für effiziente Prozesse

Materialfehler im Endprodukt können in vielen Industriebereichen zu frühzeitigem Versagen führen und den sicheren Gebrauch der Erzeugnisse massiv beeinträchtigen. Eine Schlüsselrolle im Rahmen der Qualitätssicherung kommt daher intelligenten, zerstörungsfreien Sensorsystemen zu, die es erlauben, Bauteile schnell und kostengünstig zu prüfen, ohne das Material selbst zu beschädigen oder die Oberfläche zu verändern. Experten des Fraunhofer IZFP in Saarbrücken präsentieren vom 7. bis 10. November 2017 auf der Blechexpo in Stuttgart zwei Exponate, die eine schnelle, zuverlässige und automatisierte Materialcharakterisierung und Fehlerbestimmung ermöglichen (Halle 5, Stand 5306).

Bei Verwendung zeitaufwändiger zerstörender Prüfverfahren zieht die Qualitätsprüfung durch die Beschädigung oder Zerstörung der Produkte enorme Kosten nach...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Dezember 2017

17.10.2017 | Veranstaltungen

Intelligente Messmethoden für die Bauwerkssicherheit: Fachtagung „Messen im Bauwesen“ am 14.11.2017

17.10.2017 | Veranstaltungen

Meeresbiologe Mark E. Hay zu Gast bei den "Noblen Gesprächen" am Beutenberg Campus in Jena

16.10.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Sicheres Bezahlen ohne Datenspur

17.10.2017 | Informationstechnologie

Pflanzen gegen Staunässe schützen

17.10.2017 | Biowissenschaften Chemie

Den Trends der Umweltbranche auf der Spur

17.10.2017 | Ökologie Umwelt- Naturschutz