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Neues aus der Welt der Wissenschaft |
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"Radarfalle" für Elektronen |
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Die Experimente könnten nicht zuletzt dazu dienen, elektronische Schaltelemente weiter zu beschleunigen, so die Forscher Ferenc Krausz vom Max-Planck-Institut für Quantenoptik in Garching. Schließlich sind bewegte Elektronen nichts anderes als elektrischer Strom.
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"Attosecond spectroscopy in condensed matter" von A. L. Cavalieri et al. ist in "Nature" erschienen (Bd. 449, S. 1029; doi: 10.1038/nature06229). |
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 Abstract |
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Ultrakurze Lichtblitze |
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| Das aktuelle Nature-Cover |
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Um Bewegungen von Teilchen auf derart kurze Distanzen bestimmen zu können, müssen Wissenschaftler in den Bereich der Attosekunden (eine Attosekunde ist ein Milliardstel von einem Milliardstel einer Sekunde oder 0,000000000000000001 Sekunden) vordringen.
Krausz, er lehrt auch an der Technischen Universität (TU) Wien, gilt als Spezialist für die Messung derart kurzer Zeiträume. Für ihr Experiment setzten die Physiker ultrakurze Lichtblitze ein, die auf die Oberfläche eines Wolfram-Kristalls gerichtet wurden.
Der erste Blitz ist im Bereich des ultravioletten Lichts und dauert gerade einmal 300 Attosekunden. Dieser Blitz löst die Bewegung der Elektronen aus, indem die Lichtteilchen (Photonen) absorbiert und dadurch die Elektronen freigesetzt werden. Dadurch gelangen sowohl freie Elektronen, die für die Leitung des elektrischen Stromes verantwortlich sind, als auch im Rumpf der Kristallatome gebundene Elektronen durch wenige Atomlagen bis an die Oberfläche des Kristalls.
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Elektronen unterschiedlich schnell |
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Ein zweiter Blitz, ein Infrarot-Laserpuls aus wenigen Schwingungen des elektrischen Feldes dient dann gleichsam als Stoppuhr und der Beobachtung der aus dem Kristall austretenden Elektronen. Es zeigte sich, dass die Teilchen, je nach ihrer Herkunft, unterschiedlich rasch unterwegs sind. Das Ergebnis: Die Leitungselektronen erreichten die vorgegebene Ziellinie 110 Attosekunden früher als die Rumpfelektronen.
Die Wissenschaftler errechneten aus den Daten, dass sich die freigesetzten Leitungselektronen innerhalb des Kristalls doppelt so schnell bewegen wie die aus den Atomrümpfen herausgerissenen Elektronen.
"Der Einsatz der Attosekundenmesstechnik zur Echtzeitbeobachtung des Elektronentransports durch atomare Strukturen ebnet den Weg zur Entwicklung der ultraschnellen Schaltkreise der Zukunft, in denen die Richtung des elektrischen Stromes Tausend bis Hunderttausend Mal schneller ändern kann, als in den schnellsten Mikrochips der Gegenwart", sind die Physiker überzeugt.
[science.ORF.at/APA, 25.10.07]
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01.01.2010 |
