Meine Merkliste
my.chemie.de  
Login  

Elektronen surfen auf der Lichtwelle

Göttinger Wissenschaftler beschleunigen Elektronen mit Laserpulsen und Nanotechnologie

12.03.2012

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.

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

    Herausragende Dissertation in den Materialwissenschaften

    Der Physiker Dr. Stefan Wagner erhält für seine Dissertation an der Universität Göttingen den Peter-Haasen-Preis. Die Auszeichnung wird für herausragende Doktorarbeiten im weiteren Bereich der Materialwissenschaften an der Universität Göttingen verliehen und ist mit 5.000 Euro dotiert. Der ... mehr

    Wechselspiel zwischen elektrischer Ladung und Licht

    Viele heutige elektronische Bauteile haben im Zuge ihres Miniaturisierungsprozesses eine Größe auf der atomaren Skala erreicht. Ein substantieller Faktor für eine erfolgreiche Funktionalität ist hierbei die Kontrolle elektrischer Ladungen und Felder auf kleinster Skala. Ein Forscherteam der ... mehr

    Warum Wasserstoffatome an Metalle binden

    Katalysatoren moderner Autos sorgen für sauberere Luft: Sie wandeln giftige Abgasbestandteile von Benzin- oder Dieselmotoren in Gase um, die für die Natur unschädlich sind. Die zugrundeliegenden chemischen Reaktionen werden dabei von bestimmten Edelmetallen vermittelt, die auf die Oberfläch ... 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

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