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Ultrafast Picoscopy of Solids

Projektbeschreibung

Neuartiges ultraschnelles Bildgebungsverfahren zeigt Atom- und Elektronenbewegung

Materie in der Größenordnung von Atomen und Elektronen zu verstehen und unter Kontrolle zu bekommen, ist von entscheidender Bedeutung für den Fortschritt in Bereichen wie der Quantenchemie, Materialwissenschaft und Informationstechnologie. Mit den heute verfügbaren bildgebenden Verfahren lässt sich jedoch die ultraschnelle Dynamik von Elektronen und Atomen, d. h. ihre Bewegungen im Femtosekunden- und Pikometerbereich, nicht erfassen. Das Team des ERC-finanzierten Projekts ULPIS wird die ultraschnelle Pikoskopie weiterentwickeln, ein hochmodernes Verfahren, bei dem intensive Laserfelder genutzt werden, um kohärente Elektronenbewegungen in Kristallen in Gang zu bringen. Dieser Prozess erzeugt hohe Harmonische, die die räumliche Anordnung von Elektronen und Atomen mit Sub-Ångström-Genauigkeit offenbaren. In Kombination mit Attosekunden-Laserpulsen ermöglicht das vorgeschlagene Verfahren die Echtzeit-3D-Visualisierung chemischer Bindungen in kondensierter Materie, struktureller Veränderungen in kristallinen Materialien und von Elektronenbewegungen in gewöhnlichen und korrelierten Materialien.

Ziel

Material science, quantum chemistry, electrical and quantum engineering in the 21st century focus on manipulating and harnessing the properties of matter at the level of atoms and electrons. Advancing these technological capabilities to their ultimate limit calls for novel imaging techniques that can allow us to peer into matter at the level of valence electrons and follow their dynamics in space (tens of picometers) and time (femtosecond to attoseconds). Here we propose the development and use of ultrafast picoscopy to attain this grand goal of ultrafast and microscopy sciences. Intense laser fields can drive the coherent motion of electrons inside crystals to emit high harmonics of the fundamental whose spectral characteristics embody critical information about the spatial arrangement of electrons and atoms in the sub-angstrom scale. By combining this capability with state-of-the-art laser pulses whose field waveform is confined to a fraction of a femtosecond (optical attosecond pulses), it should be possible to record movies of electrons in solids in picometer space and attosecond time scales. Ultrafast picoscopy aims at enabling the three-dimensional visualization of the chemical bond in condensed matter, the detailed visualization of structural changes in crystalline materials and the real-time tracking of atomic and electron motion in ordinary and correlated materials. We anticipate the technique and the results of this endeavour to yield benefits to a broad range of scientific disciplines ranging from physics and quantum chemistry to material science and information technology.

Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)

Schlüsselbegriffe

Programm/Programme

Thema/Themen

Finanzierungsplan

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

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Aufforderung zur Vorschlagseinreichung

(öffnet in neuem Fenster) ERC-2022-ADG

Alle im Rahmen dieser Aufforderung zur Einreichung von Vorschlägen finanzierten Projekte anzeigen

Gastgebende Einrichtung

UNIVERSITAT ROSTOCK
Netto-EU-Beitrag
€ 2 499 000,00
Adresse
UNIVERSITATSPLATZ 1
18055 Rostock
Deutschland
Region
Mecklenburg-Vorpommern Mecklenburg-Vorpommern Rostock, Kreisfreie Stadt
Aktivitätstyp
Higher or Secondary Education Establishments
Links
Gesamtkosten
€ 2 499 000,00

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