Instrumentierung für einen zeitaufgelösten Mikrospektroskopie-Aufbau

• Fachliche Zuordnung: Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung in 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 448775637

Beantragt werden Instrumente zur zeitaufgelösten Spektroskopie. Bei den Instrumenten handelt es sich um ein gepulstes Lasersystem (Haupt-Instrument), ein Spektrometer und Zubehör. Diese Instrumente sollen mit einem vorhandenen, selbst entwickelten tief-Temperatur Laser-Raster-Mikroskop kombiniert werden, um sich zu einem zeitaufgelösten Mikro-Spektroskopie Aufbau zu ergänzen. Damit sollen Nanostrukturen und Nanomaterialien spektroskopisch untersucht werden. Das beantragte Lasersystem beinhaltet einen Titan:Saphir Laser, sowie einen optischen parametrischen Oszillator. Kombiniert produzieren die beiden Instrumente zwei Laserpulszüge mit einer Pulsdauer von weniger als 200 fs. Die Wellenlänge der Pulse lässt sich über einen breiten Bereich des sichtbaren und des nahen Infrarot-Spektralbereichs variieren. Die Repetitionsrate des Lasersystems beträgt 80 MHz und kann mit einem Puls-Picker verringert werden.Der zeitaufgelöste Mikro-Spektroskopie Aufbau, welcher mithilfe der hier beantragten Instrumente realisiert werden soll, wird im Forschungsfeld der Nano-Optik eingesetzt, in welchem Methoden der optischen Spektroskopie und Mikroskopie genutzt werden, um Licht-Materie Wechselwirkungen im Nanobereich zu untersuchen. Das geplante System ermöglicht die Erfassung von dynamischen Prozessen in Nanostrukturen und Nanomaterialien mit einer Zeitauflösung von unter 1 ps. Damit wird z.B. die Untersuchung der Dynamik von Ladungsträgern in nanoskalierten Halbleitern und darauf aufbauenden Bauteilen ermöglicht. Zusätzlich gestattet die hohe Spitzenleistung des gepulsten Lasersystems Studien der nicht-linearen Optik von Nanostrukturen, welches ein weiteres Hauptforschungsfeld darstellt, in welchem die hier beantragten Instrumente zum Einsatz kommen sollen. Beispiele für Forschungsgebiete in welchen das geplante System nach Inbetriebnahme genutzt werden soll sind die optische Spektroskopie von Graphen-Nanoribbons und die Untersuchung des Einflusses der Ordnung von pi-konjugierten Molekülen auf deren optoelektronische Eigenschaften. Der große Wellenlängenbereich in dem das Lasersystem variiert werden kann macht es vielseitig einsetzbar, was dessen Anwendung in spektroskopischen Studien in der Zukunft gewährleistet.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Instrumentierung für einen zeitaufgelösten Mikrospektroskopie-Aufbau
• Gerätegruppe: 5700 Festkörper-Laser
• Antragstellende Institution: Universität zu Köln
• Leiter: Professor Dr. Klas Lindfors, Ph.D.