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UltrafastSpektroskopie

Ultrafast-Spektroskopie ist ein Bereich der Spektroskopie, der ultrakurze Lichtpulse einsetzt, um dynamische Prozesse in Molekülen, Festkörpern und biologischen Systemen in Echtzeit zu untersuchen. Typische zeitliche Auflösungen reichen von wenigen Femtosekunden bis in den Attosekundenbereich, um elektronische und strukturelle Zwischenzustände sowie Kopplungen zwischen ihnen zu verfolgen.

Zentrale Methode ist die Pump-Probe-Technik: Ein Pump-Puls regt ein System an, ein verzögert eingesetzter Probe-Puls misst

Experimentell kommen ultrakurze Laserquellen wie Ti:Sapphire-Femtosekundenlaser, OPA-Systeme und White-Light-Continuum zum Einsatz. Die Verzögerung zwischen Pump und

Anwendungsgebiete umfassen chemische Reaktionsdynamik, Fotovoltaik- und Photonikmaterialien, Katalyse, Biologie sowie Festkörper- und Quantenmaterialien. Ziel ist das

Die Entwicklung begann in den 1980er Jahren mit Femtosekunden-Lasern; seitdem hat sich Ultrafast-Spektroskopie zu einer vielseitigen

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Veränderungen
der
Absorption,
Emission
oder
des
Elektronensignals.
Weitere
Ansätze
umfassen
transiente
Absorptions-
und
reflektionsspektroskopie,
zeitaufgelöste
Photolumineszenz
sowie
zeitaufgelöste
Photoelektronen-Spektroskopie.
Zur
Pulscharakterisierung
dienen
FROG
und
SPIDER;
Hochharmonische
Generierung
ermöglicht
Attosekunden-Pulsformen.
Probe
wird
präzise
über
Delay-Lines
gesteuert.
Für
spezielle
Anwendungen
werden
TRPES
oder
TR-X-ray/attosekunden-Techniken
genutzt,
um
Elektronen-
oder
Röntgensignale
zeitaufgelöst
zu
erfassen.
Verständnis
von
Kopplungen
zwischen
Elektronen,
Gitterschwingungen
(Phononen)
und
Spins
sowie
von
nichtadiabatischen
Prozessen
und
Ladungstransfer
auf
ultrakurzen
Zeiten.
Methode
mit
ständig
neuen
Techniken
und
Spektralbereichen
entwickelt.