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Forschung

Unerreichte Detailschärfe und Schnelligkeit

Donnerstag, 18. Februar 2016

Fundamentale Erkenntnisse über die Physik stark überhitzter Materie

Explosion eines lasererhitzten Nanopartikels

©Tais Gorkhover

Einem deutsch-amerikanischen Team um die TU-Physikerin Tais Gorkhover und Christoph Bostedt vom Argonne National Laboratory und von der Northwestern University in Chicago ist es gelungen, Explosionen von einzelnen freien Nanopartikeln mit einem Superröntgenmikroskop zu filmen. Dabei wurde erstmals eine Auflösung von unter acht Nanometern mit einer sehr hohen zeitlichen Auflösung von 100 Femtosekunden kombiniert. Die Belichtungszeit der Aufnahme war so kurz, dass die schnellen gasförmigen Teilchen auf den Bildern wie „eingefroren“ erschienen und deswegen nicht – wie in der Mikroskopie üblich – fixiert werden mussten. Dr. Tais Gorkhover forscht am TU-Institut für Optik und Atomare Physik in der Arbeitsgruppe Cluster und Nanokristalle von Prof. Dr. Thomas Möller. Ihre Forschungen finden im Rahmen einer Peter Paul Ewald-Fellowship der Volkswagen Stiftung an dem SLAC-Großforschungslabor der Stanford-Universität in den USA statt. Für die Experimente benutzte das Forscherteam einen einzigartigen Röntgenlaser (Freie-Elektronen-Laser), der extrem kurze und intensive Röntgenblitze produzieren kann.

„Unser Experiment liefert nicht nur fundamentale Einblicke in die Physik von stark überhitzter Materie, sondern ebnet den Weg für eine Vielzahl von zukünftigen Experimenten, die schnelle Dynamiken mit hoher Auflösung in frei schwebenden Teilchen untersuchen wollen“, erklärt Christoph Bostedt. Solche Dynamiken sind zum Beispiel bei der Bildung von Aerosolen wichtig, die einen Großteil der Sonnenstrahlung reflektieren können und daher für Klimamodelle bedeutsam sind.

Die Forschungen wurden in Nature Photonics publiziert.

DOI: 10.1038/NPHOTON.2015.264

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