Laserphysik & Transiente Elektronische Struktur und Nanophysik

Unsere Forschungsschwerpunkte

Einen Link zu unseren Publikationen finden Sie in Kürze hier (Publikationen MBI Bereich B seit 2016)

Elektronen- und Spindynamik

Wir wollen verstehen, wie fundamentale Wechselwirkungen im Magnetismus wie Spin-Bahn-Kopplung, Austauschwechselwirkung und spinabhängiger Elektronentransport die optische Manipulation der magnetischen Ordnung auf einer ultraschnellen Zeitskala ermöglichen. Derzeit konzentrieren wir uns auf ferromagnetische und ferrimagnetische metallische Dünnschichtsysteme, Vielfachschichten und 2D-van-der-Waals-Systeme. Wir erforschen den Einfluss magnetischer und chemischer Inhomogenitäten auf der Nanometerskala auf die ultraschnelle Spindynamik und das ultraschnelle magnetische Schalten.

Abbildung und kohärente Röntgenstrahlung

Funktionalität in magnetischen Materialien wird oft durch dynamische Prozesse erzeugt, die auf Längenskalen von der interatomaren Skala bis hin zur Mesoskala stattfinden. Wir konzentrieren uns auf Domänenstrukturen und Spintexturen im Nanometerbereich und verwenden hochauflösende bildgebende Verfahren wie Röntgenholografie und Röntgenmikroskopie in dazu speziell entwickelten zeitaufgelösten Varianten mit Femto- und Pikosekunden-Zeitauflösung, um die Zusammenhänge zwischen Dynamik und Funktionalität zu verstehen. Die Entwicklung von Abbildungsmethoden, die den Zugang zu diesem räumlich-zeitlichen Bereich ermöglichen, ist ein wesentlicher Bestandteil unserer Arbeit.

Laserentwicklung

Ultrakurze Laserpulse sind bei weitem die kürzesten Ereignisse, die der Mensch technologisch kontrollieren kann. Sie sind daher ideale Werkzeuge, um solche Prozesse in der Natur zu untersuchen, die von Natur aus ultraschnell sind. Wir konzentrieren uns auf die Entwicklung von Systemen mit einer Pulsdauer von <50 Femtosekunden (10 E-15 s) - mit der Besonderheit, dass wir Sekundärstrahlung im Bereich der weichen Röntgenstrahlung erzeugen, deren Wellenlänge sich bis in den Bereich weniger Nanometer erstreckt. Dies ermöglicht es uns, ultraschnelle Prozesse mit einer räumlichen Auflösung im Nanometerbereich zu untersuchen. Darüber hinaus können wir elektronische Übergänge von elektronischen Innerschalenniveaus ausnutzen, die spektroskopisch eine magnetische und chemische Empfindlichkeit ermöglichen, so dass wir dynamische Prozesse in komplexen Materialsystemen untersuchen können. Zu diesem Zweck entwickeln und nutzen wir eine Vielzahl von Lasersystemen, oft mit weltweit einzigartigen Spezifikationen. Zudem entwickeln wir Lasersysteme für den externen Gebrauch, unsere Systeme werden z.B. in Großforschungsanlagen bei DESY, European XFEL, HZB, HZDR eingesetzt.