Physics and applications of a novel nanometer-sized femtosecond electron souce

• Antragsteller: Professor Christoph Lienau, Ph.D.; Professor Dr. Claus Ropers
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2009 bis 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 137912904

Das Projekt zielt auf ein verbessertes Verständnis und die Kontrolle stark nichtlinearer Photoemission aus scharfen Metallspitzen, induziert durch ultrakurze Pulse im nahen, mittleren und fernen Infrarotbereich. In der ersten Förderperiode haben wir ein neues Regime in der Photoemission aus Nanostrukturen erreicht, in dem die kinetische Energie der Elektronen nicht mehr nur von der Photonenergie und der Austrittsarbeit abhängt, sondern von der Wechselwirkung der Elektronen mit dem lokal verstärkten Nahfeld am Apex der Spitzen. Die Hauptziele der zweiten Förderperiode liegen in der gezielten Manipulation dieser Emissionsund Beschleunigungsprozesse durch verschiedene Ansätze, insbesondere durch (i) die Anwendung mehrfache simultaner Pulse unterschiedlicher Wellenlängen (beispielsweise im THz-Bereich), (ii) die Kontrolle der Träger-Einhüllenden-Phase und (iii) ein Schalten bzw. Gattern der Elektronenpulse durch Oberflächenplasmon-Polariton-Felder. Mit Hilfe dieser Strategien beabsichtigen wir, eine bisher unerreichte Kontrolle über die Femtosekunden- und Attosekunden-Elektronen-Dynamik in Nanostrukturen zu erlangen, die sich insbesondere in der Modifikation von winkel- und energieaufgelösten Elektronenspektren zeigen wird. Neben der Untersuchung der fundamentalen Emissions- und Beschleunigungsprozesse werden wir in der zweiten Förderperiode die Arbeiten im Bereich der Anwendung der hier untersuchten gepulsten Elektronenquelle hoher räumlicher Kohärenz intensivieren. Insbesondere planen wir, Experimente zur räumlich aufgelösten Energieverlust-Spektroskopie an Nanodrähten und Multilagen-Graphen in einer Punktprojektions- Geometrie durchzuführen.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1391: Ultrafast Nanooptics