Bielefelder Physiker publizieren in „Science“
Atome stoßen Elektronen aus, wenn ein Material mit Licht ausreichend hoher Frequenz bestrahlt wird. Bisher glaubten Physiker, die Bewegung dieser Photoelektronen sei durch die Materialeigenschaften bestimmt. Physiker der Universität Bielefeld zeigen in einer neuen Studie, dass es auch auf das Zusammenspiel der Elektronen im Inneren des Atoms ankommt: „Tanzende“ Elektronen umkreisen dabei den Atomkern und brauchen länger als andere Elektronen, die geradeaus herausschießen. Als weltweit ersten Forschenden gelang es den Bielefeldern, diesen Verzögerungseffekt in einem Festkörper nachzuweisen.
[note Die Studie, für welche die Bielefelder Experimentatoren eng mit Kollegen aus der theoretischen Physik am Donostia International Physics Center (DIPC) und der Universität des Baskenlandes (San Sebastián, Spanien) zusammengearbeitet. ist am 22.09.2017 im Wissenschaftsmagazin „Science“ erschienen.
Albert Einstein erhielt seinen Nobelpreis für die Erklärung des photoelektrischen Effekts: Licht überträgt Energie auf Elektronen in Form von Energiepaketen, sogenannten Lichtquanten oder Photonen. Bei ausreichend hoher Energie des Lichtquants kann das Elektron das Material verlassen, was als „Photoeffekt“ bezeichnet wird. Bei niedrigeren Lichtquantenenergien bildet dieser Effekt zum Beispiel die Grundlage für die Stromerzeugung durch Solarzellen. Er ist in vielen weiteren technischen Anwendungen von grundlegender Bedeutung.
„Für unsere Studie zur Elektronen-Emission haben wir eine Art Wettrennen zwischen Elektronen mit unterschiedlichen Startbedingungen durchgeführt“, sagt Professor Walter Pfeiffer. Das Team am Lehrstuhl für Molekül- und Oberflächenphysik der Universität Bielefeld um ihn und Professor Ulrich Heinzmann nutzt zeitaufgelöste Laserspektroskopie als Verfahren: „Wir haben Laserstrahlung eingesetzt und ultrakurze Lichtimpulse auf einen Halbleiterkristall geschossen. Dies startet das Rennen. Mit einem sehr intensiven zweiten Lichtimpuls wird die Zeit genommen und bestimmt, in welcher Reihenfolge die ausgelösten Elektronen das Material verlassen.“ Dafür war eine sehr hohe Zeitauflösung nötig.
Folgt: Extrem kurze Zeitabschnitte