Zeitlupenaufnahme von Elektronen gelungen

Forscher der Technischen Universität Wien haben erstmals auf einer Zeitskala von einer Femtosekunde analysiert, was mit den einzelnen beteiligten Teilchen passiert, wenn ein Ion Materialien wie Graphen oder Molybdändisulfid durchdringt. Details sind im Fachjournal Physical Review Letters nachzulesen.

Den Experten nach ist eine sorgfältige Analyse der Elektronen essenziell, die dabei emittiert werden. Aus ihnen lässt sich der zeitliche Ablauf des Prozesses rekonstruieren. Die Messung wird somit gewissermaßen zur Elektronen-Zeitlupenaufnahme. Xenon-Atomen, die im neutralen Zustand 54 Elektronen haben, werden zwischen 20 und 40 Elektronen entrissen, die stark positiv geladenen Xenon-Ionen, die übrigbleiben, werden dann auf eine dünne Materialschicht geschossen.

Besonders interessieren wir uns für die Wechselwirkung dieser Ionen mit dem Material Graphen, das nur aus einer einzigen Lage von Kohlenstoffatomen besteht, so TU-Wien -Forscherin Anna Niggas, Erstautorin des aktuellen Papers. Wir wussten nämlich schon aus unseren früheren Experimenten, dass Graphen ganz besonders interessante Eigenschaften hat: Der Elektronentransport in Graphen ist extrem schnell.

Eine Femtosekunde reicht aus

Das Ion braucht nur rund eine Femtosekunde, um eine Graphen-Schicht zu durchdringen. Prozesse auf derart kurzen Zeitskalen konnte man bisher schon mit ultrakurzen Laserpulsen vermessen - doch die würden in diesem Fall viel Energie im Material deponieren und den Prozess völlig verändern. Wir haben mit unserer Methode einen Zugang gefunden, der ganz fundamentale neue Einblicke erlaubt, sagt Richard Wilhelm, Leiter eines FWF START Projektes an der TU Wien. (pte)

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