Prof. Dr. Lukas Gallmann
ETH Zürich
Attosekundenphysik: Methoden und Anwendungen in der Festkörperphysik
Donnerstag 24. Oktober 2024,
um 19:30 Uhr
ETH Hauptgebäude Hörsaal HG G5, Rämistrasse 101 und Live Stream über Zoom (Link via e-Mail)
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Die Zeitskala bei Übergängen in der Elektronenhülle von Atomen ist im Bereich von Attosekunden (1E-18 s). Eine Attosekunde verhält sich zur Periode des Herzschlags (1 Sekunde) wie der Herzschlag zum Alter des Universums (Johan Jarnestad / The Royal Swedish Academy of Science).
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Der Physiknobelpreis 2023 wurde für die Entdeckung und Entwicklung experimenteller Methoden zur Erzeugung von Lichtpulsen mit Pulsdauern im Bereich von Attosekunden verliehen. Der Vortrag nimmt dies zum Anlass, die physikalischen Hintergründe und am Beispiel von Anwendungen in der Festkörperphysik den modernen Einsatz dieser Errungenschaft zu diskutieren. Die Erzeugung von Attosekundenpulsen basiert auf hoch nichtlinearer Wechselwirkung von Laserlicht mit Atomen, welche in den 1980er Jahren zum ersten Mal beobachtet werden konnte. Allerdings dauerte es bis in die frühen 2000er, bis das Phänomen ausreichend verstanden und die Technologie genügend weit entwickelt war, um tatsächlich die Erzeugung von Attosekundenpulsen experimentell nachzuweisen. Rasch folgten Experimente, welche diese Pulse für zeitaufgelöste Studien an immer komplexeren Systemen einsetzten.
Auf Grund der Trägheit der anderen Materiebestandteile beschäftigt sich Attosekundenphysik primär mit der Dynamik der Elektronen. Im Vortrag wird beleuchtet, wie die zugehörigen experimentellen Methoden Einblicke liefern, wie Anregungen mit Licht auf kürzesten Zeitskalen Ladungsträgerdichten und damit lokale elektrische Felder beeinflussen – speziell in Übergangsmetallen und Verbindungen dieser. Die gleichen Techniken zeigen auf längeren Zeitskalen aber auch, wie die sehr schnellen elektronischen Anregungen ihre Energie in andere Freiheitsgrade des Materials dissipieren. Diese Experimente liefern Erkenntnisse, welche es ermöglichen, Rezepte zur Optimierung spezifischer Eigenschaften von Materialien (z.B. effiziente Wärmedissipation) für neue Anwendungen zu entwickeln.
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