Ultraschnelle kohärente Kontrolle molekularer Dynamik aus Zuständen maximaler elektronischer Kohärenz

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In diesem Vorhaben soll die Kontrolle der gekoppelten kohärenten Elektronen- und Kerndynamik mit geformten intensiven Femtosekunden Laserpulsen demonstriert werden. Der zugrunde liegende physikalische Mechanismus beruht auf der maßgeschneiderten Wechselwirkung eines Laserfeldes mit einem Quantensystem im Zustand maximaler elektronischer Kohärenz, d.h. einem maximal oszillierenden Dipol. Diese Wechselwirkung führt, je nach der exakten Phase des molekularen Dipols relativ zum äußeren Laserfeld, zu einer Erhöhung oder Erniedrigung der Energie dieser Zustände. Die gezielte Energieverschiebung der molekularen Potentialkurven im Lichtfeld beeinflusst die kohärente Kerndynamik und ermöglicht molekulare Zielzustände mit hoher Selektivität zu erreichen, die im schwachen Feld, d.h. im störungstheoretischen Limes, energetisch nicht zugänglich sind. Im Experiment zeigt sich die Kontrolle molekularer Elektronendynamik durch effektives und ultraschnelles Schalten zwischen den elektronischen Zielzuständen. Als Modellsysteme werden zunächst kleine Moleküle wie K2 untersucht, deren Potentialkurven mit hoher Genauigkeit bekannt sind. Perspektivisch soll die Allgemeingültigkeit dieser Quantenkontrollstrategie an größeren Quantensystemen (z.B. an größeren Molekülen und Quantenpunkten in Gegenwart von Dekohärenzprozessen) demonstriert werden.