Magyar Tudományos AkadémiaAtommagkutató Intézet

DebrecenDebrecen

Valósidejű megfigyelések atomi időskálán

Tőkési KárolyTőkési Károly

Atomi ionizáció rövid és intenzív elektromos térrel – Klasszikus képA klasszikus pályák megjelenítése

Renata Renata PazourekStefan NageleChristoph Lemellhristoph LemellJoachim BurgdörferJoachim BurgdörferInstitute for Theoretical Physics, Vienna University of Technology, Institute for Theoretical Physics, Vienna University of Technology, A1040 Vienna AustriaA1040 Vienna Austria

Sándor BorbélySándor BorbélyLadislau NagyLadislau NagyFaculty of Physics, Babes-Bolyai University, Str. Koga˘lniceanu Nr. Faculty of Physics, Babes-Bolyai University, Str. Koga˘lniceanu Nr. 1, 400084 Cluj-Napoca, Romania1, 400084 Cluj-Napoca, Romania

Együttműködők

TartalomTartalom• Történeti háttér• Klasszikus kép• Klassziku pályájú Monte Carlo módszer

Eredmények

— Atto-másodperces ionizáció — Fotoelektronok (látszólagos) keletkezési idejének meghatározásaatto-másodperces „csíkozott” (streaking) spektrumok segítségével

Összegzés

Úttörő Munka Időfeloldásos mozgás

tanulmányozása

Eadweard Muybridge: The horse in motion (1878)

t

100 ssecond

10-3 s millisecond

10-6 s microsecond

10-9 s nanosecond

10-12 s picosecond

10-15 s femtosecond

10-18 s attosecond

Az elektronok kvantumdinamikai időskálája

IdőskálaIdőskála: : ultrarövidultrarövid

Milyen rövid a rövidMilyen rövid a rövid??

Femto másodperces impulzus:Molekuláris mozgások

Elektronikus legerjesztésekElektron mozgás kisebb gerjesztésű Rydberg atomokban (n » 10)

Atto másodperces impulzus:Alapállapoti elektron mozgás

atomokban molekulákban és szilárdtestekben

Pico másodperces impulzus:Elektron mozgás nagyon magasan

gerjesztett Rydberg atomokban

10-9s 10-12s 10-15s 10-18st

p “rövid”: abszolult időskála

• Klasszikus nemperturbatív módszer

Vizsgálati módszer:Klasszikus pályájú Monte Carlo közelítés

1/ 1)1((r) where,r

1)()1(V(r)

dreHdrZ

Coulomb vagy modell potenciál:

– „Elméleti kísérlet”• A többtest kölcsönhatások figyelembevétele

céltárgymag

elektron

Lövedék

V(rTP)

V(rTe)

V(rPe)

v Kezdeti feltételek véletlen választása

Ütközést leíró paraméterek meghatározása:

Nagyszámú egyedi pályanyomon követése.

vp^

R^ z

b

y

^ x

e(re)

P(rP)T(rT)

C

B

O (rTe)

A

^

^ z

y

^ x

e(re)

T(rT)

O (rTe)

A

Electric pulse

A lézer tér erőssége:

- polarizáció vektor

- Impulzus hossz

=0.05 a.u. – a vivő hullám körfrekfenciája

2

22

41

)2/sin()(

ptEdtp

)()(0lim

tptE

Igen gyors, pillanat korlát

Időfeloldásos fote-elktron emiszió felületekből

V(r)

θ

Rugalmas szórás:

e-primarye-primary

e-secondary

Rugalmatlan szórás:

detektrohoz

CTMC transzport szimuláció

A szimuláció vázlata

Másodlagos

elektronok

Visszaszórt elsődleges elektronok

sávszerkezet

volfrám

5d4 6s2

4f14

hνXUV = 91 eVFWHM = 6 eV

E

-5.25

-16

-31.5-32.5

0

5p6-36.9

83

volfráma = 3.16 Å

d(110) = 2.24 Å

58

evanescent wave: I ~ exp(-2z) ~ 0.013/Å ~17 atomic layers

A gerjesztési spektrum mélységi profilja

t = 0 :XUV impulzus maximuma

Idő különbség:t = 42 as

115 asesct

157 asesct

Lemell et al., PRA 79, 062901 (2009)

Elektronok kilépéséhez szükséges idő

100

90

80

70

60

50

40

30

energy [eV]

escape time [as]500 400 300 200 100 0 -100

Késleltetés – szimulált ~ 40 – 80 as

Késleltetés - kísérlett = 65 ± 25 as

W szimulált csíkozódás spektruma

Lemell et al., PRA 79, 062901 (2009)

ÖsszefoglalásÖsszefoglalás- klasszikus elméleti leírás hatékonyan alkalmazható atto-másodperces „csíkozott” (streaking) spektrumok leírására.

A szimuláció három szintje:

a)XUV – a vizsgálandó rendszer gerjesztése

b)IR – rögzíti a csíkozott spektrumot

c) Elektron transzport a szilárd mintában

További lehetőségek• Atomi mozgások megfigyelése Ne(2s), Ne(2p)• Kristály effektusok figyelembevétele• Plasmon gerjesztések vékonyrétegekben• Fullerénbe ágyazott egyedi atomok vizsgálata

Köszönöm Köszönöm a a

figyelmetfigyelmet!!