Zeitaufgelöste Photoionisation von Clusterstrahlen am XUV-Freie-Elektronen-Laser FERMI

• Antragsteller: Professor Dr. Frank Stienkemeier
• Fachliche Zuordnung: Optik, Quantenoptik und Physik der Atome, Moleküle und Plasmen
• Förderung: Förderung seit 2015
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 267447508

Die Dynamik interatomarer und kollektiver Prozesse nach der Wechselwirkung mit XUV-Strahlung ist von grundlegendem Interesse für die Wechselwirkung zwischen Licht und Materie und die Verteilung überschüssiger Energie in kondensierten Systemen. Hochangeregte Atome zerfallen durch Interatomic Coulombic Decay (ICD) oder hochkollektive Autoionisation, wenn die Ionisationspotentiale benachbarter Atome oder Moleküle niedriger sind als die Anregungsenergie. Freie Elektronen in Clustern bilden Plasmonresonanzen, die die Lichtabsorption stark verstärken. Fragmentation sowie Rekombination geladener Teilchen spielen in molekularen Systemen eine wichtige Rolle. Nanopartikel wie Heliumtröpfchen oder molekulare Cluster bieten ideale Testsysteme, um solche Prozesse zu untersuchen, die mit intensiven XUV-Femtosekundenpulsen ausgelöst werden können. Im vorliegenden Antrag erweitern wir die Experimente und entwickelten Techniken von der ersten Förderperiode zu komplexeren Systemen, wobei wir uns auch auf Wasser und andere wasserstoffgebundene Cluster konzentrieren. Wir werden die zeitaufgelösten Experimente der beobachteten ICD- und Doppel-ICD-Prozesse in dotierten Heliumtröpfchen im Übergangsbereich von Einzelanregungen zu kollektiven Effekten erweitern. Darüber hinaus wird bei hohen Pulsintensitäten die Nanoplasmaentwicklung in wasserstoffhaltigen Molekülclustern anstelle von Edelgasclustern untersucht, und damit die Rolle leichter, positiver Ladungsträger für die Plasmadynamik charakterisiert. Dies erreichen wir, indem wir das Clusterpotential in einem XUV-XUV-pump-probe-Schema zeitlich abtasten. Schließlich werden wir XUV-induzierte chemische Reaktionen in Molekülclustern untersuchen, die zur Bildung des Triwasserstoffkations führen. Die Experimente werden an der LDM-Endstation bei FERMI in Triest unter Verwendung einer Vielzahl von zeitaufgelösten Pump-Probe-Techniken einschließlich XUV-, UV-, VIS- und NIR-Strahlung durchgeführt. Es werden massenaufgelöste Flugzeit-Ionen-, sowie energie- und winkelaufgelöste Photoelektronenspektroskopie einschließlich Kovarianzmethoden angewendet.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen