SPP 1840: Quantum Dynamics in Tailored Intense Fields (QUTIF)
Coordinator
Professor Dr. Manfred Lein
Grant period
2015 -
Funding body
Deutsche Forschungsgemeinschaft
DFG
Identifier
G:(GEPRIS)255652344
Note: In diesem Schwerpunktprogramm soll die Dynamik stark gestörter Quantensysteme im nichtrelativistischen Regime mit maßgeschneiderten Strahlungsfeldern auf der Femto- und Attosekundenzeitskala untersucht werden. Durch Kombination experimenteller und theoretischer Expertise und durch Zusammenführen der Gebiete Optik, Quantendynamik und Chemie zielt das Programm darauf ab, Meilensteine wie etwa die Kontrolle und Beobachtung von Ladungswanderung auf der Subfemtosekundenzeitskala und die laserbasierte Erkennung und Manipulation chiraler Moleküle zu erreichen. Der Hauptfokus liegt auf Gasphasensystemen, um die mikroskopischen Phänomene bei kleinstmöglicher Störung durch die Umgebung zu beobachten.Auf der Seite der Atomphysik sind die fundamentalen Forschungsgegenstände das Wechselspiel zwischen Multielektronen-Wechselwirkungen und lichtinduzierter Dynamik sowie die Grenze zwischen klassischer und Quantenphysik. Die zeitliche Struktur laserinduzierter Ionisation kann auf einer Attosekundenskala mittels einer Reihe von Zugängen analysiert werden, die über die existierende Atto-Uhr-Technik und Zweifarben-Harmonischen-Erzeugung hinausgehen und diese Methoden hin zu Multielektronendynamik erweitern. Der Elektronenspin im Starkfeldregime, insbesondere die Erzeugung spinpolarisierter Elektronen durch Laserionisation ist einer der Forschungsaspekte.Die Physik molekularer Systeme in intensiven Lichtpulsen mit wenigen optischen Perioden, mehreren Farben oder kontrollierter Polarisation ist ein weitgehend unerforschtes Gebiet. Eines der Ziele ist es, den Start und die Messung ultraschneller Ladungswanderung zu untersuchen. Dies ist ein elektronischer Effekt, der schneller als die Bewegung der Atomkerne stattfindet. Elektronische Wellenpakete können mit maßgeschneidertem Licht kontrolliert werden. Zum Beispiel kann die Wellenlängenabhängigkeit der Licht-Molekül-Wechselwirkung ausgenutzt werden, um Multiorbital-Dynamik zu unterdrücken oder zu verstärken oder um die Niedrig-Energie-Struktur in Photoelektronenspektren herauszustellen. Die laserinduzierte Orientierung von Molekülen könnte etabliert und für Anwendungen nutzbar gemacht werden.Im Bereich der Chemie stellen maßgeschneiderte Felder neue Möglichkeiten zur Kontrolle chemischer Dynamik durch resonante und nichtresonante dynamische Starkverschiebungen zur Verfügung, weiterhin zur Nachverfolgung elektronischer Dynamik mit Attosekundenpräzision und zur Erkennung der absoluten Konfiguration chiraler Moleküle. Über die Erzeugung hoher Harmonischer mit Molekülen in geeignet gewählten Feldern wird es eventuell möglich, die ultraschnelle Vermessung molekularer Struktur und Dynamik auf einer subatomaren Längenskala zu erreichen.Die Anwendung starker maßgeschneiderter Felder auf Festkörpersysteme und Cluster im quantenmechanischen Regime, d.h. ohne Plasmaerzeugung, hält viele offene Fragen bereit. Starkfeldprozesse in unkonventionellen Medien wie explodierenden Tröpfchen, die mit Nanopartikeln dotiert sind, oder laserinduzierten Filamenten implizieren neue Perspektiven, zum Beispiel alternative Methoden zur Attosekundenpulserzeugung und Erzeugung hoher Harmonischer in inhomogenen Nahfeldern.Anträge im Rahmen dieses Schwerpunktprogramms sollten innovativ bezüglich der lichtbasierten Kontrolle mikroskopischer Prozesse angelegt sein, sowohl die zeitliche und räumliche Auflösung betreffend als auch im Hinblick auf die untersuchten Systeme.
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