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Projekt
Kontrolle der Symmetriebrechung in der Multiphotonen-Ionisation chiraler Moleküle
Antragsteller
Professor Dr. Matthias Wollenhaupt
Fachliche Zuordnung
Optik, Quantenoptik und Physik der Atome, Moleküle und Plasmen
Förderung
Förderung von 2015 bis 2020
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 281313405
Die Brechung von Symmetrien ist ein zentrales Thema in den Naturwissenschaften. Die Themengebiete reichen von fundamentalen Fragestellungen in der Teilchenphysik bis hin zu Anwendungen chiraler Moleküle in der Chemie, Biologie und Medizin. Ein besonders faszinierendes Beispiel für Symmetriebrechung in der Licht-Materie-Wechselwirkung ist der Photoelektronen Zirkulardichroismus (PEZD). Der PEZD, welcher bei der Photoionisation von Ensembles zufällig ausgerichteter chiraler Moleküle in der Gasphase mit zirkular polarisiertem Licht auftritt, beschreibt eine vorwärts/rückwärts (axiale) Asymmetrie in der Photoelektronen-Winkelverteilung bzgl. der Lichtausbreitungsrichtung. Die beobachteten Asymmetrien sind dabei um viele Größenordnungen stärker ausgeprägt als im Falle des konventionellen Zirkulardichroismus. Aus diesem Grund eignet sich der PEZD hervorragend für das Studium von Symmetriebrechungen in der Licht-Materie-Wechselwirkung an chiralen Systemen.Kürzlich haben wir die Verwendung von Femtosekunden-Lasersystemen zur Messung von PEZD an kleinen organischen chiralen Molekülen unter Ausnutzung resonanzverstärkter Multiphotonenionisation demonstriert. Die jüngste Entwicklung ultraschneller Lichtquellen zur Erzeugung von Laserpulsen mit nur wenigen optischen Zyklen ermöglicht darüber hinaus eine Symmetriebrechung senkrecht (lateral) zur Lichtausbreitungsrichtung durch Stabilisierung der sog. Carrier Envelope Phase (CEP). Die Demonstration dieser lateralen Symmetriebrechung bei der Wechselwirkung chiraler Moleküle mit maßgeschneiderten intensiven, CEP-stabilisierten Laserpulsen steht im Zentrum dieses Projekts. Zudem soll die Auswirkung der CEP-Stabilisierung auf den PEZD im Detail untersucht und die zugrundeliegenden Quantendynamiken im Rahmen weiterführender Parameterstudien erforscht werden. Bei der experimentellen Realisierung dieses Vorhabens kommen ein hochentwickeltes Lasersystem zur Erzeugung von CEP-stabilisierten ultrakurzen Pulsen mit maßgeschneidertem Polarisationsprofil und durchstimmbarer Wellenlänge sowie ein Velocity Map Imaging-Spektrometer zur tomographischen Rekonstruktion dreidimensionaler Photoelektronen-Winkelverteilungen zum Einsatz. Die Kombination von CEP-Stabilisierung und Präzisionspulsformungstechniken verspricht ein bisher unerreichtes Maß an Kontrolle der Symmetriebrechung in der Multiphotonen-Ionisation chiraler Moleküle.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
