Studium von lichtinduziertem Schmelzen und Phasenübergängen in Metallnanostrukturen mit hoher Zeitauflösung

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Die Kurzzeitdynamik von Nanostrukturen tangiert elementare Prozesse in kondensierter Materie. Die Nanoskaligkeit gewährleistet, dass diffusive Energierelaxationen gegenüber den Elementarprozessen zurücktreten und die Dynamik von energetischen und strukturellen Änderungen direkt zugänglich ist. Während mittels femtosekundenaufgelöster Laserspektroskopie elektronische Anregungen gut untersucht sind, sind mit dieser Methode nur indirekte Aussagen über die Struktur möglich. Es wird vorgeschlagen, durch zeitaufgelöste Röntgenstreuung die strukturellen Relaxationen in Metallnanostrukturen direkt zu untersuchen und die Empfindlichkeit speziell auf die Kristallstruktur auszunützen, um den lichtinduzierten Schmelzübergang zu verfolgen. Durch die zeitliche Kopplung eines Femtosekundenlasersystems als Anregungsquelle mit periodisch emittierten Röntgenpulsen an Synchrotronstrahlungsquellen ist eine Zeitauflösung der Strukturuntersuchung im Pikosekundenbereich möglich. Die hohe Zeitauflösung ermöglicht die Erzeugung von metastabilen Phasen fernab vom Gleichgewicht, die bisher noch nicht beobachtbar waren. Die Kenntnis von Energie- und Strukturrelaxationen in nanoskopischen Strukturen ist von zentraler Bedeutung in der Miniatursierung von photonischen oder elektronischen Bauelementen.