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Forscherteam der Universität Rostock und vom Max-Born-Institut in Berlin erzielt Durchbruch in der ultraschnellen Optik.
Forschende der Universität Rostock und des Max-Born-Instituts Berlin haben erstmals gezeigt, dass auch organische Kristalle – Materialien aus Molekülen, wie sie beispielsweise in organischen Solarzellen vorkommen – kurze Laserblitze in hochenergetisches Licht umwandeln können. Die Ergebnisse wurden jetzt in der renommierten Fachzeitschrift „Nature Communications“ veröffentlicht.
Wenn sehr intensive Laserblitze auf ein Material treffen, können sie die Elektronen darin so stark in Bewegung versetzen, dass Licht mit deutlich höherer Energie entsteht. Man spricht dann von der Erzeugung hoher Harmonischer. Diese Technik ermöglicht es, Bewegungen von Elektronen in Materialien mit bisher unerreichter Zeitauflösung im Bereich von Attosekunden, also Trillionstel Sekunden, sichtbar zu machen. Für die Entwicklung dieser Methode wurde 2023 der Nobelpreis für Physik verliehen, ein Zeichen dafür, wie bedeutend die Erzeugung hoher Harmonischer für das Verständnis der ultrakurzen Dynamik in der Materie ist.
Bislang war dieses Phänomen nur in anorganischen Festkörpern untersucht worden. Jetzt ist es dem Rostocker Team gelungen, das Gleiche erstmals in einem organischen molekularen Kristall zu zeigen: in Pentacen, einem Material, das auch in der organischen Elektronik eine wichtige Rolle spielt.
Das Team um Dr. Franziska Fennel richtete im Labor ultrakurze Infrarot-Laserblitze auf dünne Pentacen-Kristalle und konnte Lichtblitze mit bis zur 17-fachen Energie des ursprünglichen Laserlichts messen. Entscheidend war, dass diese Harmonischenstrahlung sehr empfindlich auf die Ausrichtung des Kristalls und die Polarisation des einfallenden Lichts reagierten. Dies war ein klarer Hinweis darauf, dass selbst schwache
Wechselwirkungen zwischen den einzelnen Molekülen eine wichtige Rolle spielen.
Begleitende theoretische Simulationen zeigten, dass sich mit dieser Methode künftig elektronische Kopplungen und Bewegungen in organischen Materialien viel genauer als bisher untersuchen lassen – ganz ohne Elektroden oder aufwendige Messkontakte.
„Unsere Arbeit zeigt, dass auch empfindliche organische Materialien den extremen Bedingungen intensiver Laserpulse standhalten können“, erklärt Projektleiterin Dr. Franziska Fennel vom Institut für Physik der Universität Rostock. „Damit öffnen wir die Tür zu einem neuen Forschungsfeld, in dem wir elektronische Vorgänge in organischen Halbleitern mit Lichtblitzen sichtbar machen können.“
Die Studie entstand im Rahmen des Sonderforschungsbereichs 1477 „Light–Matter Interactions at Interfaces (LiMatI)“ der Universität Rostock und wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) gefördert. Neben den Arbeitsgruppen von Professor Dieter Bauer und Dr. Franziska Fennel an der Universität Rostock waren Forschende um Dr. Maria Richter des Max-Born-Instituts Berlin beteiligt.
Dr. Franziska Fennel
Universität Rostock
Institut für Physik
Tel.: +49 381 498-6966
E-Mail: franziska.fennel@uni-rostock.de
Die beiden Erstautoren Falk-Erik Wiechmann (links) und Samuel Schöpa (rechts) sowie Projektleiterin ...
Quelle: PRIVAT
Merkmale dieser Pressemitteilung:
Journalisten, Lehrer/Schüler, Studierende, Wirtschaftsvertreter, Wissenschaftler, jedermann
Physik / Astronomie
überregional
Forschungsergebnisse, Forschungsprojekte
Deutsch
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