Spinauflösendes Lichtwellen-Rastersondenmikroskop

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Das spinauflösende Lichtwellen-Rastertunnelmikroskop (STM) stellt ein instrumentelles Herzstück des beantragten SFB 1277 dar. Insbesondere bildet es die Basis für Teilprojekt B02, das die beiden Projektbereiche verknüpft und in ein Netzwerk enger Kooperationen eingebunden ist. Der Antrag für das Großgerät wird daher gemeinsam mit dem SFB-Antrag gestellt. Die Kernidee des neuartigen Mikroskops besteht darin, den Tunnelkontakt eines atomar auflösenden STM transient mit dem oszillierenden Trägerfeld eines phasen-starren Lichtimpulses im Terahertz-Frequenzbereich vorzuspannen. Die intensivste Halbwelle des Impulses soll auf der Femtosekunden-Zeitskala ein einzelnes spin-polarisiertes Elektron von der STM-Spitze in ein einzelnes Molekül oder eine Graphen-Nanostruktur injizieren. Auf diese Art kann eine Superposition von mehreren Vielteilchenzuständen präpariert werden, dessen quantenmechanische Zusammensetzung mithilfe des Injektionsortes im Molekül gesteuert werden kann. Die resultierende ultraschnelle Elektronendynamik wird mit einem zweiten Terahertzimpuls direkt in der Zeitdomäne abgetastet. Das neuartige Mikroskop verspricht einzigartige Einblicke in den Einfluss von Spin-Bahn-Wechselwirkung auf die Propagation, Schwebung, Relaxation und Dephasierung elektronischer Anregung auf ihren intrinsischen Längen- und Zeitskalen.