Bereich A: Attosekundenphysik
Direktor: Prof. Dr. M. Vrakking, Freie Universität Berlin
Die Forschungen im Bereich A widmen sich der Entwicklung und Anwendung von Attosekunden-Lichtquellen in den Wellenlängenbereichen XUV und weicher Röntgenstrahlung, die auf der Erzeugung Höherer Harmonischer basieren. Zur Anwendung kommen dabei sowohl Ti:Sa Femtosekunden-Laser als auch Verfahren der optisch parametrischen Verstärkung. Die Quellen werden verwendet, um zeitabhängige Licht-Materie-Wechselwirkungen in einem breiten Wellenlängenbereich von THz bis XUV zu untersuchen. Zu den Hauptzielen gehören die Echtzeitvisualisierung und -kontrolle der ultraschnellen Elektronendynamik auf ihrer natürlichen Attosekunden-Zeitskala mittels Attosekunden-Pump-Probe-Spektroskopie. Weitere Forschungsschwerpunkte liegen auf den Grundlagen extremer nichtlinearer Phänomene, der feldgetriebenen Elektronendynamik, der Erzeugung höherer Harmonischer und der starken Feldionisation.
Der Bereich A ist untergliedert in drei Abteilungen:
| Department | Department Head | |
| A1 | Prozesse in starken Feldern bei extremen Wellenlängen | Arnaud Rouzée |
| A2 | Ultrakurzzeit XUV-Physik | Oleg Kornilov |
| A3 | Ultrakurzpulslaser und Nichtlineare Optik | Tamás Nagy |
Die Bezeichnungen der Abteilungen weisen auf das jeweilige Know-how hin, welches in Bereich A verfügbar ist.
Zusammengefasst können die Kompetenzfelder wie folgt beschrieben werden:
Experiment
- Entwicklung von Femtosekunden-Lichtquellen, die auf Lasertechnologien und Verfahren der parametrischen Verstärkung beruhen, Spitzenwerte erzielen und für die Erzeugung höherer Harmonischer optimiert sind.
- Kompressionstechniken für die Impulserzeugung mit wenigen Zyklen bei hoher Energie und mittlerer Leistung in einem breiten Wellenlängenbereich vom mittleren Infrarot bis UV.
- Entwicklung und Charakterisierung ultrakurzer XUV- und weicher Röntgenimpulse, die die Attosekunden-Zeitskala erreichen (ein Milliardstel einer Milliardstel Sekunde!)
- Untersuchung der kohärenten Elektronendynamik in endlichen Quantensystemen, von kleinen Molekülen bis zu großen Nanopartikeln und Clustern
- Echtzeituntersuchung ultraschneller Moleküldynamik auf der Basis von XUV und weicher Röntgenstrahl-Pump-Probe-Spektroskopie, sowohl in der Gasphase als auch in Lösung
- Feldgesteuerte Attosekunden-Elektronendynamik in Atomen und Molekülen
- Grundprinzipien der lasergesteuerten Mikrobearbeitung und -produktion in der Masse wie an der Oberfläche mithilfe von Laserimpulsen mit wenigen Zyklen, einschließlich der Erzeugung höherer Harmonischer in Festkörpern
- Starke Feldphänomene, einschließlich starker Feldionisierung / Dissoziation von Atomen, Molekülen und Clustern, feldgesteuerte Rekombination und Rekollision von Elektronen
- VMI (velocity map imaging) und Koinzidenzspektroskopie für die zeitaufgelöste Photoion- und Photoelektronenspektroskopie auf der Atto- und Femtosekundenzeitskala.
Theorie
- Simulation der Ab-initio-Molekulardynamik basierend auf zeitabhängiger Auflösung im Ionenzustand (TD-RIS)
- Attosekunden-Spektroskopie in Atomen und Molekülen
- maßgeschneiderte Attosekunden-Impulserzeugung und -charakterisierung
Im Rahmen der Forschungsstruktur des MBI beteiligen sich Wissenschaftler des Bereichs A an folgenden Projekten:
Eine enge Zusammenarbeit besteht auch zwischen
2.1 and project 2.2 Strong-field Few-body Physics
2.1 and project 3.1 Dynamics of Condensed Phase Molecular Systems
3.1 and project 3.2 Solids and Nanostructures: Electrons, Spins, and Phonons