Wenn ein Elektron sich in einem Molekül oder einem Halbleiter bewegt, geschieht dies in unvorstellbar kurzen Zeiträumen. Auf dem Weg, solche Vorgänge besser zu verstehen, hat ein schwedisch-deutsches Team um den Physiker Dr. Jan Vogelsang von der Universität Oldenburg nun einen entscheidenden Fortschritt erzielt: Die Forschenden verfolgten die Bewegung von Elektronen, die durch einen Laserimpuls aus Kristallen der Verbindung Zinkoxid herausgelöst wurden, gleichzeitig mit einer räumlichen Auflösung im Nanometer-Bereich und bislang unerreichter zeitlicher Auflösung. Das Team demonstriert damit die Anwendbarkeit eines Verfahrens, mit dessen Hilfe sich beispielsweise das Verhalten von Elektronen in Nanomaterialien oder neuartigen Solarzellen besser verstehen lassen könnte. An der Studie, die in der Fachzeitschrift Advanced Physics Research veröffentlicht wurde, waren Forschende der Universität Lund beteiligt, darunter die diesjährige Physik-Nobelpreisträgerin Prof. Dr. Anne L’Huillier.

Das Team kombinierte in den Experimenten eine spezielle Variante der Elektronenmikroskopie, die sogenannte Photoemissionselektronenmikroskopie (PEEM), mit den Möglichkeiten der Attosekundenphysik. Dabei verwenden Forschende unvorstellbar kurze Lichtblitze, um die Bewegung von Elektronen genau zu kontrollieren und das anschließende Verhalten zu erfassen. „Das Vorgehen kann man sich so ähnlich vorstellen wie in der Fotografie, wenn man eine schnelle Bewegung durch einen Blitz quasi einfriert“, erläutert Vogelsang. Eine Attosekunde ist dabei der Milliardste Teil einer Milliardstel Sekunde.

Zur Pressemeldung der Universität: https://uol.de/pressemitteilungen/2023/238

Zur Webseite der Forschungsgruppe: https://uol.de/atto