Frankfurt 2006 – wissenschaftliches Programm

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MO: Molekülphysik

MO 12: Ultrafast Structural Changes

MO 12.1: Fachvortrag

Montag, 13. März 2006, 14:00–14:30, H12

Bewegte Bilder auf atomarer Längen- und Zeitskala: Femtosekunden Röntgenbeugung — •Matias Bargheer — Max-Born-Institut, Max-Born-Str. 2a, 12489 Berlin

Die Funktion vieler physikalischer Systeme von Molekülen über weiche Materie bis hin zu Festkörpern beinhaltet Veränderungen der Gleichgewichtsstruktur. Durch Röntgenbeugung lassen sich Strukturen auf atomarer Längenskala exakt vermessen. Die Zeitskala der mikroskopischen Veränderungen wird durch die relevanten Schwingungsmoden bestimmt und liegt im Bereich von Femtosekunden bis Pikosekunden. Neuartige Quellen ultrakurzer Röntgenpulse - laserbasiert oder an Elektronenbeschleunigern - erreichen Pulsdauern von ca. 100 fs. Diese ultrakurze Belichtungszeit erlaubt es, den Ablauf einer strukturellen Veränderung durch Schnappschüsse zu verschiedenen Zeiten nach einer ultrakurzen Anregung des Systems zu filmen. Man kann somit einen selektiv angeregten, kohärenten Teil der Gitterdynamik beobachten, selbst wenn diese kollektive Bewegung eine kleinere Amplitude als die thermischen Fluktuationen hat. Anhand von drei Beispielen (Halbleiter-Nanostrukturen, Ferroelektrika und Molekülkristalle) wird in diesem Vortrag gezeigt, welche Informationen man aus der Beobachtung der Dynamik in Echtzeit ziehen kann, und welche Perspektiven sich daraus für die Ultrakurzzeit-Molekülphysik ergeben.[1,2]

[1] M. Bargheer, N. Zhavoronkov, Y. Gritsai, J. C. Woo, D. S. Kim, M. Woerner, and T. Elsaesser, Science 306, 1771 (2004)

[2] M. Bargheer, N. Zhavoronkov, M. Woerner, T. Elsaesser, Minireview in PhysChemPhys, accepted (2006)