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Nonlinear spectroscopy with high power THz waves

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Eine Billionstel Sekunde...

Forscher haben einen neuartigen lasergestützten Spektroskopieaufbau entwickelt, der bei Frequenzen arbeitet, die für nichtlineare Phänomene in vielen Materialien von Bedeutung sind. Und schon gibt es Neues über molekulare Wechselwirkungen und den Elektronentransport in Halbleitern zu berichten.

Industrielle Technologien

Zahlreiche biomedizinische und materialeigene Phänomene wie kollektive Schwingungen von Proteinen und Elektronenübergänge in Halbleiternanostrukturen finden im Terahertz-Frequenzbereich (THz) statt. Ein THz entspricht einer Häufigkeit von einer Billion Mal pro Sekunde, was die verblüffende Geschwindigkeit einer derartigen Aktivität widerspiegelt. Das Fehlen von Hochleistungs-THz-Quellen jenseits der teuren Beschleunigeranlagen hat zu einem Mangel an Untersuchungen zur nichtlinearen THz-Spektroskopie beigetragen. EU-finanzierte Wissenschaftler, die auf von ihnen in Pionierarbeit entwickelter lasergestützter THz-Technologie aufbauten, initiierten das Projekt "Nonlinear spectroscopy with high power THz waves" (HINTS), um die THz-Eigenschaften neuer Metamaterialien zu erkunden. Dem Team gelang die erfolgreiche Realisierung eines optischen Systems zur Erzeugung von hochenergetischen, einzelzyklischen THz-Impulsen mit optimaler Energie und optimalem Spektrum. Das System wurde bereits zur Untersuchung von molekularer Dissoziation, nichtlinearen Nanopartikeln und Transportvorgängen in Halbleitermaterialien eingesetzt. Überdies entwickelten die Forscher numerische Simulationen der THz-Erzeugungsmechanismen. Sie sollten eine Erweiterung des möglichen THz-Spektralbereichs von Titan-Saphir-Lasern gestatten, um zukünftige Forschungsziele anzuvisieren. Die HINTS-Ergebnisse auf dem Gebiet der THz-Spektroskopie sind in von Experten begutachteten Fachjournalen veröffentlicht und auf Konferenzen vorgestellt worden. Das Projekt hat zweifellos die Beziehungen zwischen der Schweiz und Russland gestärkt. Von einer Fortsetzung dieser Zusammenarbeit werden gleichermaßen die THz-Community und die Materialforschung ingesamt profitieren.

Schlüsselbegriffe

Laser, nichtlinear, Materialien, Werkstoffe, molekulare Wechselwirkungen, Elektronentransport, Halbleiter, Nanostrukturen, Terahertz, THz, THz-Technologie, nichtlineare Spektroskopie, Metamaterialien, optisches System, Halbleitermaterialien

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Industrielle Technologien

28 Mai 2021