Kurzzeitdynamik dotierter supraflüssiger Heliumtröpfchen, untersucht durch Femtosekunden-Pump-Probe-Spektroskopie
Final Report Abstract
Die in dem geförderten Projekt durchgeführten Experimente haben eine Vielzahl neuer Erkenntnisse über moleküldynamische Prozesse gebracht, die in bzw. an der Oberfläche von Helium-Nanotröpfchen ablaufen und den Einblick in die Quantennatur und das suprafluide Verhalten der Tröpfchen bereichert. So wurde die Schwingungsdynamik zweiatomiger Moleküle in Wechselwirkung mit der Heliumumgebung untersucht und neben hoch auflösenden Daten zu bisher experimentell nicht in dieser Form zugänglichen Alkali- Triplettpotenzialen auch wertvolle Ergebnisse zur Kopplung an den Heliumtropfen und dessen superfluide Eigenschaft gewonnen. Erste Ergebnisse über die Dissoziationsdynamik von Natriumiodid konnten erzielt werden. Weiterhin befasste sich das Projekt mit der Bildungsdynamik von Alkali-Helium-Exziplexen und deren zeitaufgelöste Spektroskopie durch die Analyse von Quanteninterferenz-Signalen. Hier zeigte sich, dass bei einer entsprechend hohen Auflösung (ca. 200 Attosekunden) und Spektren über lange Zeitverzögerungen (bis lOOps) detaillierte Informationen über die beteiligten Zustände und deren Interferenz gewonnen werden können. Parallel dazu sind experimentelle sowie theoretische Arbeiten zur vergleichenden Untersuchung der Struktur von supraflüssigen bzw. normalflüssigen 4He- bzw. 3He-Tröpfchen, die mit Alkali- bzw. Erdalkaliatomen dotiert sind, durchgeführt worden. Hier konnten sowohl die Bindungscharakteristiken, als auch die Verbreiterungs- und Verschiebemechanismen der Absorptionslinien elektronischer Anregungen verstanden werden und spezielle Konfigurationen identifiziert werden, bei denen sich Atome an die 3He -4He-Grenzfläche anlagern. Die Experimente haben aber auch technische Limitierungen des bisherigen Aufbaus aufgezeigt, wie z.B. die Notwendigkeit neuer Detektionsmethoden bei Experimenten mit stark solvatisierten Molekülen, was einhergeht mit verbesserten Vakuumbedingungen. Die Kombination der experimentellen Techniken - Femtosekundenspektroskopie und dotierte Helium-Tröpfchenstrahlen - ist bislang erst in 3 Labors weltweit realisiert worden. Entsprechend konnten die Ergebnisse in zahlreichen Artikeln in renommierten Fachjournalen und bei eingeladenen Vorträgen präsentiert werden.
