Die Vielteilchenwechselwirkung von Ladungen (Elektronen) und Kernen (Phononen) spielt eine entscheidende Rolle bei der Bestimmung der Eigenschaften und Funktionalitäten von Molekülen und Festkörpern. Die exakt korrelierte Bewegung dieser Teilchen führt zu unterschiedlichen Leitfähigkeiten, Energiespeicherfähigkeiten, Phasenübergängen und Supraleitung. Jetzt hat das Team von ICREA-Professor am ICFO Jens Biegert die Attosekunden-Weichröntgenspektroskopie auf Kernebene als Methode zur Beobachtung der korrelierten Wechselwirkung zwischen Ladungen und Phononen in Echtzeit entwickelt.
Die Attosekunden-Weichröntgenspektroskopie basiert auf der Verwendung ultrakurzer Pulse mit Photonenenergien, die den gesamten Wasserfensterbereich abdecken. Durch die Erzeugung harmonischer Oberwellen höherer Ordnung mit einem intensiven kurzwelligen Infrarotimpuls mit wenigen Zyklen ist es dem Team gelungen, einen hellen 165-Attosekunden-Impuls mit Photonenenergien von bis zu 600 eV zu erzeugen. Indem dieser ultrakurze weiche Röntgenpuls in die Probe gelenkt wird, können die hochenergetischen Photonen die Elektronen in der K-Schale oder L-Schale in unbesetzte oder Kontinuumszustände anregen.
Diese weiche Röntgenabsorptionsspektroskopie bietet Forschern ein leistungsstarkes Werkzeug, um gleichzeitig die elektronischen und strukturellen Eigenschaften des Materials zu entschlüsseln.
Diese Technik ermöglicht die Aufnahme von Schnappschüssen im atomaren Maßstab mit Attosekundenauflösung und bietet beispiellose Einblicke in das miteinander verflochtene Verhalten von Elektronen und Phononen. Da das Verständnis der Natur von Nichtgleichgewichten und korrelierten Wechselwirkungen für den Fortschritt in der Wissenschaft der kondensierten Materie und der Entwicklung intelligenter Materialien mit maßgeschneiderten Eigenschaften von entscheidender Bedeutung ist, dient dieses Wissen als Grundlage für verschiedene Anwendungen, einschließlich effizienter Lichtgewinnung, Energiespeicherung und Informationsverarbeitung.
Die Studie wird in der Zeitschrift veröffentlicht Ultraschnelle Wissenschaft.
Mehr Informationen:
Adam M. Summers et al., Realizing Attosecond Core-Level X-ray Spectroscopy for the Investigation of Condensed Matter Systems, Ultraschnelle Wissenschaft (2023). DOI: 10.34133/ultrafastscience.0004
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