Zeitaufgelöste Messung der Elektron-Phonon-Kopplung in freien Metallclustern
Zusammenfassung der Projektergebnisse
In diesem Projekt wurde die Elektron-Phonon-Kopplung in freien Metallclustern mit Hilfe von Femtosekunden-Pump-Probe-Spektroskopie untersucht, und zwar erstmals an Clustern mit einer genau definierten Anzahl von Atomen und ohne störende Wechselwirkungen mit einem Substrat. Als typischer Vertreter eines „einfachen" Metalls wurden Natrium-Cluster in einem Größenbereich zwischen 16 und 250 Atomen gewählt. Nach optischer Mehrphotonenanregung thermalisiert das elektronische System sehr schnell auf einer Zeitskala von << 100fs und erreicht dabei Temperaturen von mehreren 1000 K. Auf einer deutlich längeren Zeitskala von einigen Picosekunden thermalisiert das elektronische System dann mit Gitterschwingungen durch Elektron-Phonon-Kopplung, wobei der Energietransfer zwischen dem elektronischen System und dem Gitter proportional zur Temperaturdifferenz ist und durch die Elektron-Phonon-Kopplungskonstante g festgelegt wird. Diese Konstante wurde aus dem Experiment bestimmt; sie zeigt eine ausgeprägte Abhängigkeit von der Clustergröße, die durch g{R) = (2.3 + 114A^2/R^2)x 10^16W/m^3 K beschrieben werden kann, wobei R der Clusterradius ist. Selbst für die kleinsten untersuchten Cluster Na16^+ konnten keine Einflüsse der diskreten Zustandsdichte nachgewiesen werden.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Bulk-like electron-phonon coupling in small free sodium clusters. Int. J. Mass Spectr. 252, 157 (2006)
M. Maier, M. Schätzel, G. Wrigge, M. Astruc Hoffmann, P. Didier, and B. v. Issendorff
- Observation of Electron Gas Cooling in Free Sodium Clusters, Phys. Rev. Lett. 96, 117405(2006)
M. Maier, G. Wrigge, M. Astruc Hoffmann, P. Didier, and B. v. Issendorff
