Abbildung der Chemie auf atomarer Ebene
EU-finanzierte Forscher wollten eine hohe räumliche und zeitliche Auflösung mit ausreichender Elektronenstrahlintensität kombinieren, um Atombewegungen sichtbar zu machen. Sie begannen mit Simulationen von Kiloelektronenvolt-Elektronenstrahlen, die von einer Photokathode erzeugt wurden. In einem solchen System wird ein Laser verwendet, um die Photokathode zu beleuchten und um die anfängliche räumliche und zeitliche Verteilung des Strahls zu steuern. Auf Basis der Simulationsergebnisse erstellten die Forscher technische Zeichnungen für den Bau eines Elektronendiffraktometers für das Institut für Elektronische Struktur und Laser (IESL) der Stiftung für Forschung und Technologie - Hellas (FORTH) auf der Insel Kreta. Die neue Vorrichtung besteht aus einer superhellen Elektronenkanone mit einer Lanthanhexaborid-Photokathode, einem ultraschnellen Laser und einem positionsempfindlichen Bilddetektor. Das Elektronendiffraktometer wurde im Rahmen des Projekts "Gas phase structural dynamics imaging" (GPSDI) in die Forschungsinfrastruktur des Instituts integriert und bietet die Möglichkeit, strukturelle Veränderungen in der Gasphase und in festen Materialien zu untersuchen. Gleichzeitig untersuchten die Forscher möglichen Kombinationen von UED mit anderen Techniken wie etwa der spektroskopischen Ellipsometrie und Schichtaufnahmen. Im Falle der Ellipsometrie wurde eine multipass-spektroskopische Ellipsometrie (MPSE) entwickelt, bei der der Lichtstrahl in einer einzigen Messung mehrere Male von der Probe reflektiert wird. Auf diese Weise ermöglicht MPSE empfindlichere, simultane Messungen von Brechungsindex, Absorptionskoeffizient und Dicke von sehr dünnen Filmen mit möglichen Anwendungen in der Halbleiterindustrie. Im zweiten Fall untersuchten die Forscher mithilfe traditioneller Techniken wie Geschwindigkeitsmapping und Schichtaufnahmen die Photolysemechanismen von Methylbromid und anderen Moleküle innerhalb und außerhalb von Clustern. Die Ergebnisse wurden in einer Reihe von Publikationen in renommierten Fachzeitschriften beschrieben. Die Forschungen von GPSDI in Zusammenarbeit mit Pionieren in Frankreich, Island, den Niederlanden, Spanien und den Vereinigten Staaten öffneten ein neues Fenster in die mikroskopische Welt. Solche neuen Ausblicke ermöglichen es Wissenschaftlern, die Dinge auf eine neue Weise zu betrachten.
Schlüsselbegriffe
Imaging, Atombewegungen, ultraschnelle Elektronenbeugung, Elektronenstrahlen, mikroskopisch, Schichtaufnahmen, Geschwindigkeitsmapping, chemische Dynamik
