Physikalische Aufklärung durch "Schnappschüsse"

Experimente mit bisher unerreichter Detailtreue

Garching (pte) (pte012/30.01.1998/11:57)

Mit Hilfe ultraschneller Laser ist es Wissenschaftlern des Max- Planck-Instituts für Quantenoptik und Plasmaphysik http://www.rzg.mpg.de/ und Forschern der University of California in Berkeley http://www.berkeley.edu/ gelungen, detaillierte "Schnappschüsse" von Elektronenbewegungen auf Metalloberflächen aufzunehmen. Das Verhalten der Elektronen an festen Oberflächen und Grenzflächen beeinflußt beispielsweise die Leistung kleiner Transistoren in Mikrochips oder die chemische Reaktivität von Atomen und Molekülen an Katalysatoren. Die in "Science" http://www.sciencemag.org/ vorgestellte Arbeit bietet die Möglichkeit, einige der zugrundliegenden Prinzipien in Echtzeit zu studieren.

Bei den Experimenten wird ein Elektron durch einen kurzen Laserimpuls - den "Pumpimpuls" - angeregt, sodaß es einen Übergangszustand erreicht; ein folgender Impuls - der "Sondenimpuls" - emittiert es in das Vakuum. Die kinetische Energie des Elektrons sowie der Winkel, in dem es die Oberfläche verläßt, werden gemessen und liefern Informationen über seinen Übergangszustand. Seit mehreren Jahren wird diese Technik eingesetzt, um die Lebensdauer angeregter Elektronen in Metallen und Halbleitern zu bestimmen: Man mißt die Emissionsintensität als Funktion des zeitlichen Abstands zwischen Pump- und Sondenimpuls.

Die Tats`che, daß sowohl das deutsche als auch das amerikanische Experiment die Dynamik von Elektronen auf Oberflächen mit bisher unerreichter Detailtreue zeigen, ist nicht nur für die Physik und Chemie von Grenzflächen wichtig. Es wird erwartet, daß auch andere Bereiche von dieser einmaligen Fähigkeit der zeitaufgelösten Photoelektronenspektroskopie zweidimensionaler Strukturen profitieren werden, da heute geordnete Schichten aus vielen Substanzen gebildet werden können. [Quelle: Max-Planck-Institut für Quantenoptik] (Ende)