Moleküle in Bewegung im Film
Die Generierung von Hohen Harmonischen - eine Voraussetzung für die Attophysik - und Freie-Elektronen-Laser (FEL), die Lichtpulse im Femtosekundentakt aussenden, sind grundlegende Werkzeuge für die Untersuchung der Dynamik im Mikrokosmos. Das EU-finanzierte Projekt "Ultrafast dynamics using attosecond and XUV free electron laser sources" (ATTOFEL) wurde initiiert, um Verbundforschung in diesen beiden Bereichen zu etablieren. Die Förderung der Zusammenarbeit und Ausbildung des wissenschaftlichen Nachwuchses führte zu großen Durchbrüchen hinsichtlich des Verständnisses der Rolle der ultraschnellen Elektronendynamik in Atomphysik, Molekülphysik und Materialwissenschaften. Der Austausch von Wissen durch eine Reihe von Projektsitzungen schuf neue Möglichkeiten für die Vernetzung in der größeren wissenschaftlichen Gemeinschaft. Dies spiegelte sich in einer Vielzahl von Verbundforschungsprojekten und entsprechenden Publikationen wider. Experimentelle Arbeiten umfassten die Planung einer Einrichtung, die laserinduzierte Molekülausrichtung ermöglicht, die Erzeugung von XUV-Strahlung und sorgfältige spektroskopische Charakterisierung. Mit Ausnahme ausgerichteter Moleküle, sondierten die Projektpartner die ultraschnelle Dynamik von Elektronen-Ionen-Rekollisionen sowie die Elektronendynamik in Stickstoff, Kohlendioxid und Ethylen. Es wurden neuartige Werkzeuge entwickelt, um die elektronische Bewegung auf Femto- und Attosekundenskala zu beobachten. Mithilfe von Attosekunden-Pulsen maßen die Forscher ultraschnelle Ladungswanderung in einem biomolekularen Baustein. Andere Experimente betrafen eine Reihe von polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffen. Durch kohärente diffraktive Bildgebung erhielten die Forscher Porträts von 3D-Nanometer-Objekten auf einem magnetischen Streuungskreis. Die Verwendung von Ionisations-Gating und die Gestaltung von sogenannten "few-optical" Zykluspulsen haben zur Steigerung der Intensität der isolierten Attosekunden-Pulse in mehreren Größenordnungen beigetragen. Basierend auf dem neu entwickelten Hochleistungs-Laseroszillator mit Carrier Envelope Phase (CEP)-Stabilisierungssystem erzielten die Projektpartner enorme Fortschritte hinsichtlich der CEP-Genauigkeit und langfristigen Zuverlässigkeit in verstärkten Laserpulsen. Es wurden auch effizientere Mechanismen für die Hochfrequenzverdopplung vorgeschlagen und getestet. Die Projektaktivitäten trugen zur Stärkung der europäischen Position in der Attosekunden- und FEL-Forschung bei. Der Austausch von Know-how in diesen Bereichen hat wichtige Vorteile für alle beteiligten Partner geschaffen. Darüber hinaus konnten die Industriepartner neuartige Technologien rasch kommerzialisieren.
Schlüsselbegriffe
Extrem-Ultraviolett, Hochfrequenzverdopplung, Freie-Elektronen-Laser, Ultrakurzzeitdynamik, Attosekunden
