Kristallreaktion in Anwesenheit von Femtosekundenlaser induzierten Elektronendynamiken

• Antragsteller: Dr. Tobias Zier
• Fachliche Zuordnung: Theoretische Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 465615881

Intensive Femtosekundenlaserpulse interagieren zuerst mit dem elektronischen System eines angeregten Festkörpers. Bei der Anregung wird eine Nicht-Gleichgewichts-Verteilung der Elektronen induziert. Das Hauptziel dieser geplanten Arbeit ist, den Einfluss dieser elektronischen Nicht-Gleichgewichts-Verteilung sowie deren folgenden ultraschnellen Elektronendynamiken auf strukturelle Dynamiken nach einer Femtosekundenlaser-Anregung zu analysieren. Im Besonderen planen wir einen theoretischen Rahmen zu entwickeln, der konsistent Kristalldynamiken in Anwesenheit eines elektronischen Nicht-Gleichgewichts während und kurz nach der Femtosekundenlaser-Anregung und während des folgenden Thermalisierungsprozesses hin zu einer gemeinsamen Temperatur beschreiben kann. Zudem soll er fähig sein, die Dynamiken eines Festkörpers mit einem thermalisierten Elektronensystem, das eine gemeinsame Temperatur hat, zu simulieren. Um unseren entwickelten Code zu testen, planen wir verschiedene Kontrollpunkte an kritischen Punkten ein, an denen unser Code mit schon existierenden theoretischen und experimentellen Ergebnisse verglichen wird. Damit garantieren wir die Gültigkeit und Aussagekraft unseres Codes.Des Weiteren planen wir femtosekundenlaser-angeregtes Siliziumdioxid als Testsystem und erste Anwendung für unseren Code zu erforschen. Zugängliche zeitaufgelöste Experimente zu nicht-thermischem Schmelzen von Siliziumdioxid am Stanford Linear Accelerator Center (SLAC), die durch Dr. Félicie Albert durchgeführt werden, erlauben uns, unsere vorgeschlagene theoretische Methode zu testen und zu überprüfen. Außerdem kann unsere Methode wichtige theoretische Unterstützung zu diesen Ergebnissen liefern.Etwas detaillierter werden wir die folgenden Fragen angehen: Wie beeinflusst das elektronische Nicht-Gleichgewicht die strukturelle Reaktion für spätere Zeiten nach der Anregung? Ändert sich dieser Einfluss mit der Laserintensität? Sind die atomaren Pfade beeinträchtigt durch den Thermalisierungsprozess? Führen die zusätzliche Kräfte, die durch das Nicht-Gleichgewicht am Anfang entstehen, zu neuen strukturellen Phänomenen?Langfristig planen wir die Eignung und Anwendbarkeit unserer entwickelten Methode für attosekundenlaser-angeregte Festkörper zu untersuchen.

• DFG-Verfahren: WBP Stipendium
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeber: Professor Dr. David Strubbe