Röntgenphysik in Kürze:
Wir untersuchen ultraschnelle dynamische Vorgänge in Atome, Molekülen, und auf Oberflächen. Dazu werden extrem kurze Lichtpulse eingesetzt mit Wellenlängen vom fernen Infrarot- bis in den Röntgenbereich. Mit Hilfe der Anrege-Abfrage Technik wird eine zeitliche Auflösung erreicht, die allen elektronischen Detektoren bei Weitem überlegen ist. So lassen sich extrem schnell ablaufende Vorgänge auf der Piko- (10-12 s ), Femto-(10-15 s), und sogar der Attosekunden Zeitskala (10-18 s) verfolgen.
Woran wir forschen:
Lichtquellen für ultrakurze Röntgenpulse:
Die Grundlage für jedes zeitauflösende optische Experiment ist eine Quelle hinreichend kurzer Lichtpulse der gewünschten Wellenlänge. Moderne kommerziell erhältliche Kurzpulslaser decken den sichtbaren- sowie auch den Ultraviolett- und Infrarot-Spektralbereich ab (Wellenlängen von ca. 200 Nanometer bis 20000 Nanometern); die Erzeugung von Femtosekunden-Pulsen erheblich kürzerer Wellenlängen im extrem-Ultraviolett und Röntgen-Spektralbereich (Wellenlängen unterhalb von 100 Nanometer bis zu 0,1 Nanometer) erfordern dagegen besondere Anstrengungen und neue Konzepte. Wir nutzen zwei konzeptionell sehr unterschiedliche Typen von Lichtquellen, nämlich laser-basierte Quellen in den eigenen Labors und Beschleuniger-basierte Quellen wie FLASH und PETRA III am DESY.
Ultraschnelle Dynamik:
Die fundamentalen physikalischen Prozesse in der Elektronenhülle von Atomen, innerhalb von Molekülen oder in nanoskopischen Magneten laufen auf extrem kurzen Zeitskalen ab. Mit den uns zur Verfügung stehenden Röntgenpulsen einer Dauer, die kürzer sein kann als eine einzige Schwingung sichtbaren Lichts (etwa 2 Femtosekunden), können selbst die schnellsten derartigen Prozesse zeitlich verfolgt werden. Ziel ist dabei, schnell aufeinander folgende "Schnappschüsse" des untersuchten Prozesses zu einer Art Film zusammenzusetzen, der "in Zeitlupe" die Reaktion des Systems auf eine optische Anregung vor Augen führt.