Ultraschnelle Elektronenbeugung an Oberflächen: Wie schnell bewegen sich Atome?

Die atomare Dynamik ultraschneller geometrischer Strukturänderungen an Oberflächen ist mit Hilfe zeitaufgelöster Elektronenbeugung erstmals experimentell zugänglich geworden. Hierzu wird in einem Anrege-Abfrage-Experiment die Oberfläche mittels eines intensiven Femtosekunden-Laserpulses angeregt und zeitverzögert das Beugungsbild mittels eines ultrakurzen Elektronenpulses aufgenommen. Die systematische Änderung der Zeitverzögerung erlaubt die Erstellung eines Molecular Movie auf der Femtosekundenzeitskala. Mittels der Drosophila der eindimensionalen Atomdrahtsysteme – nämlich Si(111)-In(8×2) – demonstrieren wir die neuen Möglichkeiten der Methode: vom nicht-thermischen Schmelzen einer Ladungsdichtewelle über verzögertes Aufheizen und Ausbildung eines extrem unterkühlten Zustands bis zur Rückkehr in den Grundzustand, die wie eine Reihe von fallenden Dominosteinen erfolgt, reicht die reiche Palette an neuen Beobachtungen in der Zeitdomäne.