Meine Merkliste
my.chemie.de  
Login  

Elektronen surfen auf der Lichtwelle

Göttinger Wissenschaftler beschleunigen Elektronen mit Laserpulsen und Nanotechnologie

Universität Göttingen

Künstlerische Sicht vom Austreten und Beschleunigen von Elektronen in stark gebündelten, intensiven Laserpulsen an einer Nanospitze.

Universität Göttingen

Künstlerische Sicht der Elektronenbeschleunigung in stark gebündelten, intensiven Laserpulsen.

12.03.2012: Aus einer mit Licht bestrahlten Metalloberfläche treten Elektronen aus – dieses Phänomen ist auch als photoelektrischer Effekt bekannt. In den aktuellen Experimenten von Göttinger Wissenschaftlern schlagen ultrakurze infrarote Laserpulse Elektronen aus Goldspitzen mit wenigen Nanometern Größe heraus, und zwar innerhalb weniger Millionstel einer Milliardstel Sekunde. Nach der Schulbuchbeschreibung des Photoeffekts – für die Albert Einstein den Nobelpreis erhielt – dürften dabei jedoch gar keine Elektronen emittiert werden, weil die Energie eines Infrarot-Photons dafür nicht ausreicht. Die Forscher der Universität Göttingen haben jetzt jedoch gezeigt, dass sich die Elektronen bei sehr starken Laserfeldern und in Nanostrukturen völlig neuartig verhalten.

Bei ihren Experimenten beobachten die Wissenschaftler vom Courant Forschungszentrum „Nanospektroskopie und Röntgenbildgebung“ der Universität Göttingen ein völlig anderes Verhalten als beim Photoelektrischen Effekt: „Normalerweise absorbiert ein Elektron genau ein Photon. Wir haben aber Elektronen gefunden, die – von der Lichtwelle getrieben – die Energie von über 1000 Photonen aufgenommen haben“, erklärt Georg Herink, wissenschaftlicher Mitarbeiter in der Göttinger Arbeitsgruppe. In den starken infraroten Lichtfeldern an der Spitze der Nanostruktur wächst die Energie der Elektronen mit der Lichtintensität und der Wellenlänge – zwei Abhängigkeiten, die in direktem Gegensatz zum üblichen Photoeffekt stehen. Die Energie der Elektronen wächst dabei auf eine Weise, die stark von der Form der Nanostruktur abhängt.

Wie der Leiter der Studie, Prof. Dr. Claus Ropers, erläutert, schlägt die neu beobachtete Elektronendynamik ein weiteres Kapitel in der hundertjährigen Physik des Photoeffekts auf. „Neben seiner Bedeutung für ein fundamentales Verständnis des Photoeffekts haben die Ergebnisse auch eine praktische Bedeutung: Sie zeigen uns neue Wege für die Realisierung ultraschneller Elektronenmikroskope auf, um mit kontrollierten Elektronenpulsen atomare Vorgänge zeitlich aufzulösen und die Schnappschüsse zu bewegten Bildern verbinden zu können“, sagt Prof. Ropers.

Originalveröffentlichung:
Georg Herink et al. Field-driven photoemission from nanostructures quenches the quiver motion. Nature March 2012

Fakten, Hintergründe, Dossiers
Mehr über Uni Göttingen
  • News

    Elektronenblitze erhellen Moleküldynamik

    In der mikroskopischen Welt von Atomen und Molekülen läuft vieles im Bereich von Femtosekunden und Pikosekunden ab. Um einen direkten Blick auf die Dynamik im Mikrokosmos werfen zu können, nutzen Forscher extrem kurze Röntgen- oder Elektronenblitze. So können schnelle Bewegungen von Atomen ... mehr

    Wenn Forscher orakeln: Fußball als Wissenschafts-Spielerei

    (dpa) Krake Paul okrakelte bei der WM 2010 für jedes Deutschland-Spiel das richtige Ergebnis. Das konnte die Forschergemeinde nicht auf sich sitzen lassen: Mit exakten wissenschaftlichen Methoden berechneten diverse Forscher die WM-Chancen - ohne eindeutiges Ergebnis. Wissenschaftler orakel ... mehr

    Chemische Analyse belegt: Mond entstand durch enorme Kollision

    (dpa) Deutsche Forscher haben einen chemischen Beleg für die Herkunft des Mondes aus einer gigantischen kosmischen Kollision gefunden. Die Häufigkeit verschiedener Varianten des Elements Sauerstoff untermauere die Theorie, dass sich der Erdtrabant aus den Trümmern eines solchen Zusammenstoß ... mehr

  • Universitäten

    Georg-August-Universität Göttingen

    Dem kritischen Geist der Aufklärung verpflichtet, wurde die Georg-August-Universität Göttingen 1737 gegründet. Im Laufe ihrer Geschichte gelang es der Georgia Augusta immer wieder, Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler von Weltrang an sich zu binden. Sie haben die internationale Reputati ... mehr

  • Autoren

    Prof. Dr. Gerhard H. Braus

    Gerhard H. Braus, geb. 1957, studierte Biologie und Philosophie an der Albert-Ludwigs-Universität in Freiburg im Breisgau. Promotion (1987) und Habilitation (1992) erfolgten an der Eidgenössischen Technischen Hochschule (ETH) in Zürich. 1993 folgte er einem Ruf auf eine C3-Professur für Bio ... mehr

    Dr. Jennifer Gerke

    Jennifer Gerke, geb. 1982, studierte Chemie an der Georg-August-Universität Göttingen. Ihre Diplomarbeit befasste sich mit der Isolierung und Strukturaufklärung von Sekundärmetaboliten aus marinen Actinomyceten. Anschließend wechselte sie an das Institut für Mikrobiologie und Genetik, wo si ... mehr

Ihr Bowser ist nicht aktuell. Microsoft Internet Explorer 6.0 unterstützt einige Funktionen auf Chemie.DE nicht.