Physiker und Chemiker erforschen die Erzeugung extremer UV-Strahlung an Nanostrukturen

25.04.2013 - Deutschland

Physiker der Universität Leipzig haben gemeinsam mit Wissenschaftlern aus Göttingen eine Laserapparatur zur Erzeugung extrem kurzwelliger UV-Strahlung an Nanostrukturen im Labor entwickelt und damit einen wichtigen Schritt zur Erforschung extrem schneller oder sehr kleiner Objekte getan. "Die Erzeugung extrem kurzer UV-Strahlungsimpulse spielt sowohl für die Grundlagenforschung als auch für Anwendungen im Bereich der Lithographie eine besondere Rolle", sagte Prof. Dr. Bernd Abel, der Direktor des Wilhelm-Ostwald-Instituts für Physikalische und Theoretische Chemie der Universität Leipzig und der Chemischen Abteilung des Leibniz Institutes für Oberflächenmodifizierung (IOM). Die Forschungsergebnisse der Gruppe Abel in Leipzig und der Gruppe um Prof. Dr. Claus Ropers in Göttingen sind kürzlich bereits vorab in der Onlineausgabe der Fachzeitschrift "Nature Physics" erschienen.

Von besonderer Bedeutung ist die Entwicklung von kompakten Labor-Lichtquellen, weil sie Experimente im Labor ermöglichen, die in der Vergangenheit sonst nur in Großforschungsanlagen durchführbar und dadurch sehr aufwendig waren. Nanostrukturen verstärken wie kleine "Blitzableiter" elektrische Felder an ihren Spitzen. "Sie stehen sich wie zwei Nadeln gegenüber. Da ist ein extrem starkes Feld auf winzigem Raum", erklärt der Experte. Dank der neuen Erkenntnisse des Forscherteams um Prof. Abel und Prof. Ropers können die Mechanismen der Erzeugung extrem kurzwelliger Strahlung an Nanostrukturen, die bisher kaum bekannt waren und falsch interpretiert wurden, nun verstanden werden.

"Die 'Hohen Harmonischen' sind schwer zu erzeugen, da nur ein sehr kleiner Teil der UV-Strahlung in extrem kurzwellige umgewandelt wird", berichtet Abel. "Es war wirklich nötig, dass über dieses Gebiet nun ein Grundlagen-Artikel existiert, der die bisher unverstandenen Mechanismen beleuchtet und quantitativ erklärt", erklärte er weiter. Die Effekte seien bisher sehr kontrovers in der Literatur und in der Fachwelt diskutiert worden.

Darüber hinaus konnten die Autoren zeigen, dass man Edelgasatome und Ionen als Sonden für die extrem hohen elektromagnetischen Felder verwenden und für ein Ausmessen von Licht-Materie-Wechselwirkung einsetzen kann. Die jüngsten Forschungsergebnisse können in der Grundlagenforschung Durchbrüche ermöglichen. Auch bei der Optimierung von Photovoltaik-Modulen, der Erzeugung immer kleinerer Strukturen auf Computerchips und in der Röntgenmikroskopie können sie Anwendung finden.

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