Jahresbericht 2018-2019

Während die Starkfeldphysik in den letzten Jahr- zehnten vor allem auf Atome und kleine zweiato- mige Moleküle fokussiert war, werden nun ver- stärkt auch größere und chemisch interessantere Moleküle untersucht. In diesen starken Laserfel- dern spielt neben der Rotationsdynamik auch Ionisations- und Fragmentationsdynamik eine bedeutende Rolle. Es ist für die theoretische Mo- dellierung eine große Herausforderung, die Wechselwirkung von polyatomaren Molekülen mit intensivem Laser Felder vollständig nume- risch zu beschreiben, da zu viele Freiheitsgrade auf vielen verschiedenen Zeitskalen beteiligt sind. Wir verfolgen in der theoretischen Beschrei- bung verschiedene Ansätze, von Multi-Physik- Ansätzen zu (semi-)klassischer Dynamik. Damit können wir beispielsweise die Ionisation von tri- atomaren und pro-chiralen molekularen Syste- Starkfeld-Molekülphysik Der Sonderforschungsbereich SFB 1375 „NOA - Nichtlineare Optik bis in den Atombereich“ wurde im Juli 2019 an der Friedrich-Schiller-Universität eingerichtet. Das Forschungs- programm konzentriert sich auf die Erforschung grundle- gender nichtlinearer Prozesse der Licht-Materie-Wechsel- wirkung in niedrigdimensiona- len Nanostrukturen, wie ato- mar dünne Schichten, Nano- partikel und -drähte, nano- strukturierte Oberflächen und molekulare Baugruppen. NOA wird Quantenphänomene wie das lichtinduzierte Tunneln von Elektronen durch metalli- sche Nanospalten und die feld- getriebene Trägerbeschleuni- gung in plasmonischen Nano- strukturen, Atomgittern und 2D-Materialien untersuchen. Dazu gehört die Untersuchung der resultierenden Rückwir- kung auf das elektromagneti- sche Feld, die zur Erzeugung höherer Oberwellen und Infor- mationen über die an der Wechselwirkung beteiligten elektronischen Wellenfunktio- nen führt. FORSCHUNG — 69 men beschreiben [4,5], die komplexe Starkfeld- Dynamik von HeH + [6] oder aber die Symmetrie- brechung (Renner-Teller-Effekt) von CS 2 in star- ken Feldern [7]. Dabei arbeitet unsere Arbeitsgrup- pe oft eng mit experimentell arbeitenden Gruppen zusammen. Lokal arbeiten wir u.a. mit der Arbeits- gruppe von Prof. Dr. Gerhard Paulus (Physikalisch- Astronomische Fakultät) zusammen. [4] M. Paul, L. Yue, S. Gräfe (2018): Imprints of the molecular electron- ic structure in the photoelectron spectra of strong-field ionized asym- metric triatomic model molecules. Phys. Rev. Lett. 120, 233202. [5] M. Paul, S. Gräfe (2019): Strong-field ionization dynamics of asymmetric equilateral triatomic model molecules in circularly polarized laser fields. Phys. Rev. A 99, 053414-1 – 053414-22. [6] P. Wustelt, F. Oppermann, L. Yue, M. Möller, T. Stöhlker, M. Lein, S. Gräfe, G. G. Paulus, A. M. Sayler (2018): Heteronuclear limit of strong- field ionization: Fragmentation of HeH+ by intense ultrashort laser pulses. Phys. Rev. Lett. 121, 073203-1 – 073203-5. [7] K. Amini, et al,. (2019): Imaging the Renner-Teller effect using laser- induced electron diffraction. Proc. Natl. Acad. Sci. 116, 8173 – 8177. Abb. 2. Starkfeld-getriebene Symmetriebrechungsdynamik (Renner- Teller-Effekt) in CS 2 . Das Schema zeigt die Molekülstruktur und beteiligte Molekülorbitale im elektrischen Feld. Nach Ionisation werden die Elektronen des Moleküls genutzt, um die Struktur des Moleküls abzubilden, ähnlich wie bei einem „Selfie“ (LIED: laser-induced electron diffraction). Aus Ref [7]. Neuer SFB: NOA— Nichtlineare Optik auf atomaren Skalen (Sprecherteam: Prof. Ulf Peschel, Physikalisch-Astronomische Fakultät, und Prof. Stefanie Gräfe)