Zeitaufgelöste Niederenergie-Elektronendiffraktion zur Untersuchung struktureller Dynamik an Oberflächen mit sub-100 fs Zeitauflösung

• Antragsteller: Professor Dr. Michael Bauer
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 433458487

Basierend auf der Beugung niederenergetischer Photoelektronen soll ein neuartiges experimentelles Konzept zur Untersuchung ultraschneller struktureller Dynamik an Oberflächen bei Zeitauflösungen im sub-100 fs erprobt und angewandt werden. Neben strukturellen Informationen beinhalten die aufgenommenen Photoemissionstransienten auch Informationen zur Anregung und Relaxation des involvierten elektronischen Systems an der Probenoberfläche, was die Möglichkeit einer direkten Korrelation von struktureller und elektronischer Dynamik eröffnet. Innerhalb der Studien werden wir uns auf die Untersuchung der Adsorption von Sub-Monolagen von Pthalocyanin-Molekülen auf Edelmetalloberflächen fokussieren. Das ausgeprägte Beugungsmuster von niederenergetischen Photoelektronen, von dem im Rahmen von ARPES Experimenten in der Vergangenheit im Falle verschiedene Repräsentanten dieses Adsorptionssystems berichtet wurde, stellt eine ideales Testsystem zur Auslotung der Möglichkeiten und Beschränkungen des vorgestellten Konzeptes dar. Darüber hinaus erwarten wir durch die kombinierte Abfrage von struktureller und Ladungsträger-dynamik neue Einblicke in die komplexen Wechselwirkungsmechanismen, die die vielfältigen Eigenschaften dieses metall-organischen Grenzflächensystems bestimmt. Zwei unterschiedliche experimentelle Konfigurationen werden innerhalb des Projektes getestet: Unter Verwendung von 70 fs Laserpulsen im Nahen Ultraviolett (6eV) zur Erzeugung der abfragenden Photoelektronen wird es uns möglich sein, strukturelle und Ladungsträgerdynamik mit einer ultimativen Zeitauflösung unterhalb von 100 fs abzufragen. Die geringen kinetischen Energien der Photoelektronen von kleiner 2 eV werden allerdings diese Untersuchungen auf Grund von Pump-induzierter parasitärer Elektronenemission auf niedrige bis moderate Anregungsflüsse beschränken. In einer alternativen Konfiguration werden wir Pulse im Vakuum-Ultraviolettbereich (18 eV) benutzen, die in einer HHG Quelle erzeugt werden, so dass auch Experimente bei deutlich höheren Flüssen möglich werden. In diesem Flussbereich erwarten wir, dass auch strukturelle Phasenübergänge in der Adsorbatlage induziert werden können.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen