Ultrakurzzeit Extrem-Ultraviolett Lasertechnologie

Projekt: Foschungsprojekt

Beschreibung

Dieses Forschungsprojekt hat die erstmalige Anwendung extrem-ultravioletter (EUV) Femtosekunden- (fs)
Laserpulse für spektroskopische Untersuchungen an dotierten supraflüssigen Helium-nanotröpchen (HeN) zum
Ziel. Experimente, welche dynamische Prozesse in einer ultrakalten (0.4 K), supraflüssigen Umgebung untersuchen
werden, sollen am Institut für Experimentalphysik der TU Graz durchgeführt werden. Mit einem einjährigen
Forschungsaufenthalt am PULSE Institute der Universität Stanford (Vorstand Philip Bucksbaum) in der Gruppe
von Markus Gühr, soll der Bewerber die nötige Expertise auf den Gebieten der Ultrakurzzeit-Laserphysik und der
Spektroskopie mit hochenergetischen Photonen, d.h. hohen Harmonischen der Laserfrequenz, erlangen. Bei dieser
Kollaboration werden neuartige zeitaufgelöste Studien von fotoinduzierten chemischen Reaktionen durchgeführt,
wobei fs UV-pump/EUV-probe Techniken zum Einsatz kommen. Konkret werden katalytische Prozesse in
metallorganischen Molekülen in Gasphase, sowie eingelagert in Quantenmatrizen, untersucht. Das Novum liegt
dabei in der Anregung von inneren Schalenelektronen, anstelle von sonst üblichen Valenzelektronen, was durch die
hohe Photonenenergie ermöglicht wird. Das in Stanford erlernte Know-how wird es dem Antragsteller
ermöglichen, nach seiner Rückkehr nach Graz erstmals fs-EUV Spektroskopie auf kalte Aggregate und Cluster,
welche in HeN produziert werden, anzuwenden. In der Rückkehrphase wird er in Graz ein ultraschnelles
Laserlabor errichten, darüber hinaus plant er seine Habilitation auf diese neue Forschungsrichtung aufzubauen.
Fortwährende Kooperation mit Stanford wird für permanenten Wissensaustausch und gemeinsame Experimente
sorgen.
Femtosekunden-Laserspektroskopie ist eine überaus mächtige Methode um ultraschnelle dynamische Prozesse, wie
z.B. chemische Reaktionen, in Molekülen, Aggregaten und Clustern direkt und in "Echtzeit" zu beobachten. Die
Erzeugung hoher Harmonischer erweitert die zur Verfügung stehende Photonenenergie in den Vakuum-UV und
EUV Bereich und ermöglicht so den Zugriff auf stärker gebundene innere Schalenelektronen, welche oftmals
strukturelle, magnetische oder chemische Informationen enthalten, die über Valenzelektronen nicht zugänglich sind.
HeN haben in den letzten Jahren für viele Forschungsrichtungen aufgrund ihrer besonderen Eigenschaften an
Bedeutung gewonnen. Sie ermöglichen die Isolation und nahezu wechselwirkungsfreie Untersuchung einzelner
Teilchen ebenso wie die kontrollierte und maßgeschneiderte Synthese von Aggregaten und Clustern, beides in einer
kalten, supraflüssigen Umgebung.
Trotz ihrer herausragenden Vorteile wurden diese beiden Methoden noch nicht kombiniert. Die ersten fs-HHG
Experimente an dotierten HeN, die im Zuge dieses Forschungsprojekts durchgeführt werden, stellen somit eine
substantiell neue Methode für dynamische Untersuchungen von Aggregaten und Clustern bei tiefen Temperaturen
dar.
StatusAbschlussdatum
Tatsächlicher Beginn/ -es Ende1/08/1230/09/13