HAMBURG / LONDON (IT BOLTWISE) – Wissenschaftler des Deutschen Elektronen-Synchrotrons (DESY) haben eine bahnbrechende Methode entwickelt, um Moleküle auf Quantenmaterialien mit Licht zu bewegen. Diese Entdeckung könnte die Entwicklung neuer Nanomaterialien revolutionieren, die in Bereichen von der Medizin bis zur Datenspeicherung Anwendung finden.
Die Fähigkeit, Moleküle auf Quantenmaterialien durch Licht zu bewegen, eröffnet neue Möglichkeiten in der Materialwissenschaft. Normalerweise verharren Moleküle auf einer Oberfläche, ohne sich zu verändern. Doch durch die Zufuhr von Energie, etwa in Form von Licht, können sie in Bewegung versetzt werden. Diese kontrollierte Bewegung könnte die Entwicklung von Nanomaterialien erheblich beeinflussen, die in verschiedenen Bereichen wie Gesundheit und Datenspeicherung eingesetzt werden.
Besonders interessant ist diese Entwicklung in Hybridsystemen, in denen organische Moleküle auf zweidimensionalen Quantenmaterialien platziert werden. Diese Systeme könnten in der molekularen Elektronik oder bei energiegetriebenen funktionalen Oberflächen Anwendung finden. Wenn solche Systeme durch Licht angeregt werden, geben die Moleküle einen Teil ihrer elektrischen Ladung an das Quantenmaterial ab, was sie in Bewegung versetzen kann.
Um diese Prozesse zu beobachten, nutzte das Team von DESY eine Technik namens zeitaufgelöste Impulsmikroskopie am Freie-Elektronen-Laser FLASH. Diese Methode ermöglichte es den Forschern, den Ladungstransfer, die Positionen der Atome und die Drehungen der Moleküle auf Femtosekunden-Zeitskalen zu verfolgen. Markus Scholz, der Leiter der Studie, betont, dass dieser kombinierte Blick es ermöglicht, die elektronische Anregung direkt mit der molekularen Bewegung zu verknüpfen.
Die Forscher verwendeten einen Ansatz namens „multiplexen elektronischen Film“, um diese ultraschnellen Prozesse zu beobachten. Dabei wurden ultrakurze Blitze aus extrem ultraviolettem und weichem Röntgenlicht auf die Probe geschossen, um Elektronen herauszuschlagen. Diese Elektronen wurden dann von einem Impulsmikroskop erfasst, das ihre Energie und Bewegungsrichtung analysierte. Durch die Kombination verschiedener Auslesearten konnten die Forscher den Ladungsfluss, die Verschiebung der Energieniveaus und die physische Rotation der Moleküle gleichzeitig verfolgen.
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