Terahertz-Kompression in der ultraschnellen Elektronenmikroskopie für bahnbrechende Zeitauflösung

• Antragsteller: Dr. Maxim Tsarev
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 508851752

Wichtige Bausteine der zukünftigen Elektronik bei Lichtfrequenzen (Terahertz und Petahertz) sind nanometergroße photonische Strukturen sowie ultraschnell reagierende Kristallgitter wie zu Beispiel Graphen oder MXene. Zum grundlegenden Verständnis solcher Strukturen und ihrer Dynamik brauchen wir oszilloskopische Messtechniken, die in der Lage sind, elektrische und magnetische Lichtfelder sowie atomare Kristallstrukturen in Raum und Zeit sichtbar zu machen.In diesem Projekt planen wir, optische Felder mit einer Auflösung von wenigen Femtosekunden in der Zeit und einer Auflösung im Nanometerbereich im Raum zu visualisieren. Zu diesem Zweck werden wir eine Elektronenmikroskopie der nächsten Generation entwickeln: Durch die Komprimierung von lasergetriggerten Elektronenpulsen mit Single-Cycle-Terahertz-Feldern werden wir erstmals in einem Transmissionselektronenmikroskop isolierte Elektronenpulse, die zehn bis hundertmal kürzer sind als bisher. Mit den so geschaffenen Elektronensonden werden wir Pump-Probe-Experimente durchführen, um Lichtfelder in Nanostrukturen und ultraschnelle Gittertransformationen in 2D-Materialien aufzulösen und ihre feldgetriebene Dynamik verstehen, um damit zukünftige Schaltkreise zu entwerfen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen