Ultraschnelles Schmelzen geordneter Ladungsverteilungen

23.01.2015

Am hochbrillanten Freie-Elektronen Laser FLASH in Hamburg wurde in einem weltweit einzigartigen Experiment der AGs Kipp und Bauer aus Kiel und der AG Wurth der Universität Hamburg erstmalig zeitaufgelöste Photoelektronenspektroskopie eingesetzt. Die ultrakurzen Röntgenlichtblitze des FLASH ermöglichten es den Forschern, die ultraschnelle Dynamik der elektronischen Struktur von Festkörpern in einem Film festzuhalten. Im Rahmen dieser Studie, welche in Physical Review Letters und Hasylab Photon Science Highlight 2010 erschienen ist, wurde das Material 1T-TaS2 untersucht, welches Phasen periodisch geordneter Ladungen aufweist. Das lichtinduzierte Schmelzen einer solchen Phase wurde im Experiment durch die Spektroskopie der Ta4f Rumpfniveaus (siehe Abbildung) verfolgt. Die Etablierung dieser Methoden am Freie-Elektronen Laser ermöglicht vielfältige Untersuchungen der Dynamik in Festkörperoberflächen auf ihrer natürlichen Femtosekundenzeitskala mit gleichzeitiger elementarer und chemischer Selektivität. So könnte in Zukunft beispielsweise der zeitliche Ablauf von Reaktionsprozessen in Katalysatoren genauer erforscht werden.