Einem Forscherteam der University of Central Florida (UCF) ist dies gelungen Erzeugen eines 53-Attosekunden-Röntgenblitzes, der als "der schnellste jemals entwickelte Lichtpuls" bezeichnet wird.
Das Team hat den in 2012 aufgestellten Rekord übertroffen, bei dem ein extremer ultravioletter Lichtpuls im Attosekundenbereich von 67 gezeigt wurde.
Die aktuelle Studie erscheint in Nature Communications veröffentlicht .
Die Forschung wurde von geführt Professor Zenghu Chang, ein UCF-Treuhänderprofessor in CREOL, dem College of Optics & Photonics und dem Department of Physics.
Diese neue Entwicklung wird die Fähigkeit der Wissenschaftler verbessern, Bilder von sich schnell bewegenden Elektronen in Atomen und Molekülen aufzunehmen, und damit Fortschritte in der Solarmodultechnologie, der Logik und den Speicherchips für Mobiltelefone und Computer sowie im Militär ermöglichen.
Eine Attosekunde entspricht einer Zehntelsekunde. Um dies in die richtige Perspektive zu rücken, benötigt ein einzelnes Elektron ungefähr 150 Attosekunden, um den Atomkern zu umkreisen. In 53 Attosekunden bewegt sich das Licht über ein Tausendstel des Durchmessers eines menschlichen Haares.
Diese neuen Lichtimpulse sind revolutionär, weil sie nicht nur eine kürzere Dauer haben, sondern auch eine kürzere Wellenlänge. Dadurch können die Impulse einen Spektralbereich erreichen, der als „Wasserfenster“ bezeichnet wird und in dem Kohlenstoffatome stark absorbieren, Wasser jedoch nicht.
"Mit solchen Attosekunden-Röntgenstrahlen könnten Elektronen und Atome biologischer Moleküle in lebenden Zellen in Zeitlupe aufgenommen werden, um beispielsweise die Effizienz von Sonnenkollektoren zu verbessern, indem die Funktionsweise der Photosynthese besser verstanden wird", so Chang in einer Erklärung .
Diese neue Röntgentechnologie zeigt Wissenschaftlern, welche Elektronen sich in welchen Atomen bewegen. Mit diesem Wissen könnten Forscher die Entwicklung von Logik- und Speicherchips der nächsten Generation für Mobiltelefone und Computer anstoßen, die voraussichtlich 1,000-mal schneller sein werden als die derzeit verwendeten.
Obwohl diese revolutionäre Technologie in der Lage ist, viele Bereiche zu fördern, kommt das größte Interesse vom US-Verteidigungsministerium.
"Attosekunden-Lichtpulse sind leistungsstarke Werkzeuge zur Untersuchung des Verhaltens von Elektronen in Molekülen und Materialien", sagte Chang gegenüber The University Network (TUN). "Durch Beobachten und Steuern der Elektronenbewegung mit Attosekunden-Lichtimpulsen kann man neue Wege finden, um die Geschwindigkeit von Elektronik und Sensoren signifikant zu erhöhen."
Es versteht sich von selbst, dass die Geschwindigkeit der Kommunikation und Informationsverarbeitung für das Militär von entscheidender Bedeutung ist.
Es ist daher nicht verwunderlich, dass US-Militärprogramme für den Großteil der Finanzierung dieser Forschung verantwortlich sind.
"Es ist erwähnenswert, dass die Agenturen, die uns finanziert haben, DARPA, das Army Research Office und das Air Force Office of Scientific Research, zu den Hauptressourcen von gehören basic Forschungsprojekte in den USA “, sagte Chang gegenüber TUN (Schwerpunkt Chang). Laut DARPA bezieht sich Chang auf die Defense Advanced Research Projects Agency, eine Agentur des US-Verteidigungsministeriums, die dafür verantwortlich ist,entscheidende Investitionen in bahnbrechende Technologien für die nationale Sicherheit. “
Chang und sein Team waren führend in der Attosekunden-Lichtpulsforschung, und er hat ein Buch veröffentlicht - “Grundlagen der Attosekundenoptik"-zum Thema.
Weitere Mitglieder von Changs Team sind Jie Li, Xiaoming Ren, Yanchun Yin, Andrew Chew, Yan Cheng, Eric Cunningham, Yang Wang, Shuyuan Hu und Yi Wu, die alle dem Institut für die Grenzen der Attosekundenwissenschaft und -technologie (iFAST) angeschlossen sind ); Kun Zhao, der mit iFAST sowie der chinesischen Akademie der Wissenschaften verbunden ist; und Michael Chini vom UCF Department of Physics.
