Ultraschnelle kohärente Kontrolle molekularer Dynamik aus Zuständen maximaler elektronischer Kohärenz

• Antragsteller: Professor Dr. Matthias Wollenhaupt
• Fachliche Zuordnung: Optik, Quantenoptik und Physik der Atome, Moleküle und Plasmen
• Förderung: Förderung von 2011 bis 2015
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 192318910

• Erstellungsjahr: 2018

Zusammenfassung der Projektergebnisse

In diesem Projekt wurde die Kontrolle der gekoppelten kohärenten Elektronen- und Kerndynamik mit geformten intensiven Femtosekunden Laserpulsen untersucht. Die Experimente wurden am Kalium Dimer (K2 ) als molekulares Referenzsystem durchgeführt, da dessen Potentialkurven mit hoher Genauigkeit bekannt sind. In unseren Experimenten ist es erstmals gelungen, Starkfeld-Kontrolle durch die selektive Besetzung bekleideter Zustände (Selective Population of Dressed States, kurz SPODS) an Molekülen zu demonstrieren. Der physikalische Mechanismus beruht auf einer gezielten Energieverschiebung der molekularen Potentialkurven im Lichtfeld und beeinflusst die nachfolgende kohärente Kerndynamik. Auf diese Weise werden molekulare Zielzustände mit hoher Selektivität besetzt, die im schwachen Feld, d.h. im störungstheoretischen Limes, energetisch nicht zugänglich sind. Der Schlüssel zur Kontrolle der gekoppelten Elektronen- und Kerndynamik – und damit zur Kontrolle chemischer Reaktionen – liegt in der gezielten Synchronisation der Elektronendynamik mit der Dynamik des Kernwellenpakets.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• “Efficient and robust strong-field control of population transfer in sensitizer dyes with designed femtosecond laser pulses”. Phys. Chem. Chem. Phys, 13 (2011) 8733
  Schneider, Johannes; Wollenhaupt, Matthias; Winzenburg, Andreas; Bayer, Tim; Köhler, Jens; Faust, Rüdiger & Baumert, Thomas
  
• “Ultrafast laser control of electron dynamics in atoms, molecules and solids”. Faraday Discuss., 19 (2011) 11638
  Wollenhaupt, Matthias & Baumert, Thomas
  
• “Zeptosecond precision pulse shaping”. Opt. Express, 64 (2011) 1042
  Köhler, Jens; Wollenhaupt, Matthias; Bayer, Tim; Sarpe, Cristian & Baumert, Thomas
  
• The interplay of nuclear and electronic motion in the control of molecular processes: a theoretical perspective, in: Molecular Quantum Dynamics: From Theory to Applications. Editor: F. Gattipages 213–248. Springer, 2014
  Thallmair, Sebastian; Siemering, Robert; Kölle, Patrick; Kling, Matthias; Wollenhaupt, Matthias; Baumert, Thomas & de Vivie-Riedle, Regina
  
• “Charge oscillation controlled molecular excitation”. Phys. Rev. Lett., 110 (2013) 123003
  Bayer, Tim; Braun, Hendrike; Sarpe, Cristian; Siemering, Robert; von den Hoff, Philipp; de Vivie-Riedle, Regina; Baumert, Thomas & Wollenhaupt, Matthias
  
• “Coupled electron-nuclear wavepacket dynamics in potassium dimers”. J. Phys. B, 47 (2014) 124015
  Braun, Hendrike; Bayer, Tim; Sarpe, Cristian; Siemering, Robert; de Vivie-Riedle, Regina; Baumert, Thomas & Wollenhaupt, Matthias
  
• Control of Ultrafast Electron Dynamics with Shaped Femtosecond Laser Pulses: From Atoms to Solids, in: From Atoms to Solids, from Lasers to Intense X-rays. Editors: M. Kitzler, S. Gräfebook section 4, pages 63–122. Springer, 2015
  Wollenhaupt, Matthias; Bayer, Tim & Baumert, Thomas
  
• “Ultrafast and efficient control of coherent electron dynamics via SPODS”. Adv. Chem. Phys., 159 (2016) 235
  Bayer, Tim; Wollenhaupt, Matthias; Braun, Hendrike & Baumert, Thomas
  
• “Simultaneous observation of transient and final state dynamics in ultrafast strong-field excitation via time-resolved photoelectron spectroscopy”. J. Mod. Opt., 64 (2017) 1042
  Braun, Hendrike; Bayer, Tim; Pengel, Dominik; Wollenhaupt, Matthias & Baumert, Thomas