Leitung: Prof. Dr. Matthias Kling

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Seit ihrer ersten Erzeugung im Jahr 2001 haben sich sowohl die Herstellung als auch die Charakterisierung von Attosekunden-Laserpulsen (1 Attosekunde = 10^-18 s) stark weiter entwickelt. Insbesondere sind mittlerweile zwei Methoden verfügbar, mit denen extrem schnelle physikalische Vorgänge erforscht werden können. Die erste beinhaltet die Möglichkeit, Elektronenbewegungen durch Laserfelder mit kontrollierter Wellenform zu steuern. Die zweite ergibt sich aus der Möglichkeit, mit einzelnen Attosekundenpulsen Elektronenbewegungen in Echtzeit zu verfolgen. Die Emmy-Noether Forschungsgruppe „Attosecond Imaging“ hat das Ziel, diese Werkzeuge anzuwenden, um die Elektronendynamik in komplexen Materialien zu untersuchen, in denen die Licht-induzierte Dynamik nicht nur durch das Verhalten eines einzelnen Elektrons bestimmt ist, sondern durch die korrelierte und kollektive Dynamik vieler Elektronen.

 

Nanostrukturierte Materialien, Nanoteilchen und Cluster sind ideal dafür geeignet, kollektive Elektronenphänomene zu beobachten. Diese Materialien überbrücken die Lücke zwischen Atomen und Molekülen auf der einen Seite und ausgedehnten Materialien wie Festkörpern auf der anderen. Die Motivation, solche Materialien zu untersuchen, hängt mit der Möglichkeit zusammen, ihr dynamisches Verhalten über die Größe und Form der Nanoteilchen „maßzuschneidern“. Nanoteilchen haben ein großes Anwendungsgebiet, angefangen bei Markern in der Biologie und Medizin bis hin zu Quantencomputern. Bei vielen der wichtigen physikalischen Phänomene, die sich auf diese Anwendungen beziehen, spielt die Anregung und Relaxation von Elektronen eine Schlüsselrolle.

 

Kollektive Elektronenanregungen (Plasmonen) sind charakteristisch in der Wechselwirkung von Nantoteilchen mit Licht, und die Möglichkeit, diese Anregungen über die Größe und Form der Teilchen zu steuern, ist eine der Grundlagen der Nanowissenschaft. Die Relaxationszeit der kollektiven Elektronenbewegung liegt im Femtosekundenbereich (1 Femtosekunde = 10^-15 s). Die schnellste Dynamik spielt sich jedoch auf einer viel kürzeren, der Attosekundenzeitskala ab, die über die inverse spektrale Bandbreite der Plasmonenresonanz gegeben ist. In der Gruppe „Attosecond Imaging“ wollen wir direkt die Dynamik der lokalen plasmonischen Felder in Nanoteilchen, nanostrukturierten Materialien und Clustern mit einer Attosekunden-Zeitauflösung untersuchen. Die Kombination aus höchster zeitlicher und räumlicher Auflösung kann wichtige Informationen für den Entwurf neuartiger ultraschneller nanoplasmonischer Systeme der nächsten Generation liefern.

 

Neben der Echtzeit-Untersuchung plasmonischer Anregungen in Nanomaterialien, die den Hauptschwerpunkt der Gruppe bilden, sind wir auch an einigen Kooperationsvorhaben beteiligt, bei denen Abbildungstechniken auf atomare und molekulare Systeme angewandt werden.

 

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