Zeitaufgelöstes Abbilden der nanoskaligen Dynamik von Metallpartikeln in der Gasphase

• Antragsteller: Professor Dr. Bernd von Issendorff; Professor Dr. Thomas Möller
• Fachliche Zuordnung: Optik, Quantenoptik und Physik der Atome, Moleküle und Plasmen
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 242371694

Verkleinert man makroskopische Materie auf fast atomare Dimensionen, verändern sich viele Eigenschaften dramatisch. Dies gilt besonders für strukturelle und elektronische Eigenschaften, und man darf daher erwarten, dass sich auch Bewegung auf der Nanoskala in vielerlei Hinsicht stark von makroskopischem Verhalten unterscheidet. Wir wollen untersuchen, wie sich isolierte Nanopartikel verformen bzw. schwingen, wenn man sie kurzfristig stark anregt. Hierüber ist so gut wie gar nichts bekannt, da bisher kein Verfahren zur Verfügung stand, um die Form von freien Nanopartikeln zeitabhängig zu messen. Wir beabsichtigen diese Dynamik durch ein neuartiges Verfahren mit zeitaufgelöster Röntgenbeugung erstmals sichtbar zu machen. Mit ultrakurzen Pulsen eines Röntgenlasers soll die zeitabhängige Verformung der Partikel nach einer Anregung mit einem starken optischen Laserpuls abgebildet werden. Diese „Filme“ der Nanopartikeldynamik werden nicht nur einen direkten Zugriff auf die elastischen Eigenschaften der Partikel und der ihnen zugrunde liegenden atomaren Wechselwirkungen erlauben, sondern es lässt sich so auch verfolgen, wie diese sich durch Schmelzen, durch starke elektronische Anregung oder durch hohe Aufladung verändern. Auf der Grenze zwischen molekularen und makroskopischen Systemen wird hier neben der generellen atomaren Struktur die Oberflächenstruktur und die Kopplung von Kernen und Elektronen eine zentrale Rolle spielen. Wir erwarten mit diesen Experimenten neue Bewegungs-Phänomene zu beobachten, die Forschungsgebiete weit über die Nanophysik hinaus befruchten werden.

• DFG-Verfahren: Reinhart Koselleck-Projekte