Quantenblick Elektronenbewegungen live entschlüsselt

Ein Gewirr aus Linsen, Spiegeln und Lasern, durch das Licht in allen Farben schimmert – ein Sinnbild für die Präzision der mehrdimensionalen elektronischen Spektroskopie (2DES). Drei ultrakurze Laserpulse werden hier auf das Material gerichtet. Die ersten beiden regen Elektronen an, etwa zu einem höheren Energiezustand, während der dritte „Probe-Puls“ die Veränderungen erfasst. Durch geschickte Variation der zeitlichen Abstände zwischen den Pulsen enthüllt 2DES komplexe Vorgänge, wie den Energietransfer in der Fotosynthese. Ein Forschungsteam der Universität Oldenburg hat diese Methode nun revolutioniert, wie die Fachzeitschrift Optica berichtet. Mit dieser Methode lassen sich die rasanten Bewegungen von Elektronen in Festkörpern in Echtzeit verfolgen – und das mit einer unglaublichen Zeit­auflösung von wenigen Femtosekunden (Billiardstel Sekunden). Ob chemische Reaktionen, die Umwandlung von Sonnenlicht in Strom oder Prozesse in Quantencomputern: 2DES öffnet ein Fenster in die Quantenwelt. Die Oldenburger ergänzten die Technik mit einer Verzögerungsplatte, um die Laserpulse präziser zu steuern – ein Durchbruch für die Forschung. Bislang war 2DES ein Werkzeug für wenige Expert:innen, weil die Technik sehr komplex ist. Aber das Team um Christoph Lienau hat einen großen Schritt nach vorn gemacht, die Doktoranden Daniel Timmer und Daniel Lünemann aus der Gruppe „Ultraschnelle Nano-Optik“ spielten dabei eine Schlüsselrolle. „Unser Ziel ist es, 2DES für viele Forschende zugänglich zu machen“, sagt Lienau selbstbewusst. Foto: Uni Oldenburg/Präsentationstechnik