Untersuchung der Ladungsdynamiken in atomaren Clustern auf einer Attosekunden-Zeitskala

• Antragsteller: Dr. Bernd Schütte
• Fachliche Zuordnung: Optik, Quantenoptik und Physik der Atome, Moleküle und Plasmen
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 263667282

Atomare Cluster sind faszinierende Objekte der Forschung und können als Modell für komplexe Systeme wie Biomoleküle betrachtet werden. Die Wechselwirkung eines intensiven Lichtpulses mit einem Cluster führt zu einer hohen elektrischen Aufladung des Clusters sowie zu deren Expansion, gefolgt von einer kompletten Zersetzung. Das Verständnis von Prozessen während der Wechselwirkung eines niedrig-frequenten Lichtpulses mit einem Cluster ist bei weitem unkomplett. Es ist erwartet, dass Multiphotonen-Ionisation und Elektronen-Impakt-Ionisation getrieben durch das Laserfeld die dominanten Prozesse sind. Dieses Projekt zielt darauf, das Bild der Cluster-Aufladung deutlich zu verbessern. In einem ersten Schritt wird die Cluster-Ionisation mit Techniken der Photoelektronen-Spektroskopie und mit nahinfraroten sowie mitinfraroten Laserpulsen bestehend aus nur wenigen optischen Zyklen untersucht. Auf diese Weise und durch das Verändern der Pulslänge kann man wertvolle Information über das Zusammenspiel von Multiphotonen-ionisation und Laser-getriebener Elektronen-Impakt-Ionisation erhalten. Es wird erwartet, dass die Bedeutung der beiden Prozesse sowohl von der Pulslänge als auch von der Ionisationswellenlänge abhängt. In einem zweiten Schritt soll die Ionisation der Cluster in Echtzeit beobachtet werden. Getrieben durch die Entwicklung von Höheren Harmonischen Quellen ist es heute möglich, Lichtpulse mit einer Zeitdauer im Bereich von Attosekunden (1 Attosekunde=10-18s) zu erzeugen, welches die natürliche Zeitdauer von Elektronen ist. Diese Pulse werden genutzt, um Aufladungs-Prozesse in atomaren Clusters während der Ionisation mit intensiven, nahinfraroten Pulsen zu untersuchen. Photoelektronen, die durch die Attosekunden-Pulse erzeugt werden, werden abgebremst in Abhängigkeit vom gegenwärtigen Cluster-Potential. Die Abbremsung wird bei verschiedenen zeitlichen Verzögerungen zwischen dem nahinfraroten und dem Attosekunden-Puls gemessen, was eine zeitlich aufgelöste Beobachtung der Cluster-Aufladung ermöglicht. Diese bisher unzugängliche Information stellt einen großen Schritt dar für das Verständnis von Elektronen-Dynamiken in Clustern und anderen ausgedehnten Systemen.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: Großbritannien
• Gastgeber: Professor Jon Marangos