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Neue Einsichten in licht­induzierte Vorgänge in Fest­körpern

11.01.2022

Einem inter­natio­nalen Team um Matthias Kling, LMU München und dem Max-Planck-Institut für Quanten­optik ist es gelungen, eine Messmethode um neue Frequenzen zu erweitern.

Wenn Physiker mehr über die Dynamik von Elektronen in Festkörpern erfahren wollen, tasten sie diese mit elektromagnetischen Feldern ab. Wird Materie durch ultrakurze Laserpulse angeregt wird, streuen angeregte Elektronen auf der Femtosekunden-Zeitskala (eine Femtosekunde ist ein Millionstel einer milliardstel Sekunde). Informationen über die Streuung und andere schnelle Prozesse in dem Material lassen sich in der Wellencharakteristik des transmittierten oder reflektierten Lichtfeldes finden, mittels sogenannter feld-aufgelöster Spektroskopie. Ein Teil der Informationen war jedoch nicht zugänglich. Denn bisher haben feld-aufgelöste Experimente nur Frequenzen unterhalb von 50 Terahertz abgedeckt.

Jetzt hat ein internationales Team um LMU-Physiker Matthias Kling die Messmethode auf einen Frequenzbereich von 50-100 Terahertz erweitert. Mit der Verdopplung der maximalen Frequenz gewinnen die Forscher neue Einsichten in licht-induzierte Vorgänge in Festkörpern. „Der Vorteil von Messungen in diesem erweiterten Frequenzbereich ist, dass er frei von anderen Resonanzen ist und man dadurch die Antwort der freien Elektronen in den Materialien gut beobachten kann“, erläutert Marcel Neuhaus, Erstautor der Studie. Damit ermöglicht die Technik eine zeitliche Auflösung der Dynamik von Elektronen in Festkörpern von unter zehn Femtosekunden.

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