Lasergetriebene Elektronenrekollision erinnert sich an die Molekülorbitalstruktur

Abb. 1: Freigesetzte Elektronenwellenpakete kurz nach der Starkfeldionisierung von Elektron 1 und 2 in 1,3-trans-Butadien. MBI Berlin

Starke Laserpulse im Infrarotbereich können ein Elektron aus einem Molekül herauslösen (Ionisierung), es dann in den freien Raum hinausbeschleunigen und seine Bewegungsrichtung umkehren (Propagation) und es schließlich wieder mit dem Molekül zur Kollision bringen (Rekollision).

Diese Prozesse bilden das sogenannte Dreischrittmodell, das innerhalb der Starkfeld- und Attosekunden-Physik breite Anwendung findet. Bei der Rekombination kann das Elektron dann z.B. mit seinem Mutterion rekombinieren, was zur Erzeugung hoher Harmonischer führt, oder elastisch an ihm streuen, wie bei der laserinduzierten Elektronendiffraktion.

Eine häufig gebrauchte grundlegende Annahme in der Attosekunden-Physik ist, dass die ursprüngliche Struktur des ionisierten Elektrons im Propagationsschritt “ausgewaschen” wird, das Elektron also die Information über das Orbital, aus dem es stammt, verliert. Bis jetzt wartete diese Annahme in Molekülen noch auf ihre Überprüfung.

Eine kombinierte experimentelle und theoretische Studie am Max-Born-Institut hat nun die starkfeldgetriebene Elektronenrekollision im Molekül 1,3-trans-Butadien untersucht. Bei diesem Molekül führt die Wechselwirkung mit dem Laserfeld vor allem zur Ionisierung der beiden am schwächsten gebundenen Elektronen, die sehr unterschiedliche Dichten aufweisen (siehe Abbildung 1).

Die anspruchsvollen Experimente und Simulationen ermöglichten es den Wissenschaftlern, für beide zurückkehrenden Elektronen getrennt die Rückstreuwahrscheinlichkeit in große Streuwinkel zu bestimmen. Sowohl im Experiment als auch in den Simulationen unterschied sich diese Wahrscheinlichkeit deutlich zwischen den beiden Elektronen. Diese Befunde zeigen klar, dass die zurückkehrenden Elektronen strukturelle Informationen über ihren Ausgangszustand enthalten.

Originalpublikation:
„Molecular orbital imprint in laser-driven electron recollision“
Felix Schell, Timm Bredtmann, Claus Peter Schulz, Serguei Patchkovskii, Marc J. J. Vrakking, Jochen Mikosch
Science Advances, 2018

Kontakt:
Dr. Jochen Mikosch, E-Mail mikosch@mbi-berlin.de, Tel. 030 6392 1295
Dr. Timm Bredtmann, E-Mail bredtman@mbi-berlin.de, Tel. 030 6392 1251

https://www.mbi-berlin.de/

Media Contact

Dipl.-Geogr. Anja Wirsing Forschungsverbund Berlin e.V.

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie

Von grundlegenden Gesetzen der Natur, ihre elementaren Bausteine und deren Wechselwirkungen, den Eigenschaften und dem Verhalten von Materie über Felder in Raum und Zeit bis hin zur Struktur von Raum und Zeit selbst.

Der innovations report bietet Ihnen hierzu interessante Berichte und Artikel, unter anderem zu den Teilbereichen: Astrophysik, Lasertechnologie, Kernphysik, Quantenphysik, Nanotechnologie, Teilchenphysik, Festkörperphysik, Mars, Venus, und Hubble.

Zurück zur Startseite

Kommentare (0)

Schreiben Sie einen Kommentar

Neueste Beiträge

Kunststoffe – alles Müll?

»Open Lab« im Fraunhofer LBF gibt Einblicke in die Kunststoffforschung. Als erste Stadt in Deutschland erhielt Darmstadt vor 25 Jahren den Ehrentitel »Wissenschaftsstadt«. Auch das Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit…

Zukunft der Ampel wird weiter erforscht

Das Forschungsprojekt „KI4LSA“, welches die Frage beantworten sollte, ob die Steuerung von Ampelanlagen mit künstlicher Intelligenz (KI) den Verkehrsfluss verbessern kann, bringt Fraunhofer im August 2022 zum Abschluss. Über 30…

Schmerzlinderung ohne Nebenwirkungen und Abhängigkeit

Forschende der FAU nutzen Adrenalin-Rezeptoren für hochwirksame Analgetika. Neuartige Substanzen, die Adrenalin- statt Opioid-Rezeptoren aktivieren, haben eine ähnliche schmerzlindernde Wirkung wie Opiate, jedoch keine negativen Folgen wie Atemdepression und Abhängigkeit….

Partner & Förderer