Lichtblitze aus organischen Kristallen

Wenn sehr intensive Laserblitze auf ein Material treffen, können sie die Elektronen darin so stark in Bewegung versetzen, dass Licht mit deutlich höherer Energie entsteht. Diese Nobelpreis-prämierte Technik der Erzeugung hoher Harmonischer ermöglicht es, Bewegungen von Elektronen in Materialien mit bisher unerreichter Zeitauflösung im Bereich von Attosekunden sichtbar zu machen. Bislang war dieses Phänomen nur in anorganischen Festkörpern untersucht worden. Jetzt ist es dem Rostocker Team gelungen, das Gleiche erstmals in einem organischen molekularen Kristall zu zeigen: in Pentacen, einem Material, das auch in der organischen Elektronik eine wichtige Rolle spielt.

(v.l.) Falk-Erik Wiechmann, Franziska Fennel, Lina Bielke, Samuel Schöpa

Quelle: privat / U Rostock

Das Team um Fran­ziska Fen­nel rich­tete im Labor ultra­kurze Infrarot-Laser­blitze auf dünne Pentacen-Kris­talle und konnte Licht­blitze mit bis zur 17-fachen Energie des ursprüng­lichen Laser­lichts messen. Ent­schei­dend war, dass diese Har­mo­nischen­strah­lung sehr empfind­lich auf die Aus­rich­tung des Kris­talls und die Pola­ri­sa­tion des ein­fal­lenden Lichts rea­gier­ten. Dies war ein klarer Hin­weis darauf, dass selbst schwache Wech­sel­wir­kungen zwischen den ein­zel­nen Mole­külen eine wich­tige Rolle spielen.

Begleitende theore­tische Simu­la­tionen zeigten, dass sich mit dieser Methode künf­tig elek­tro­nische Kopp­lungen und Bewe­gungen in orga­ni­schen Mate­ria­lien viel genauer als bisher unter­suchen lassen – ganz ohne Elek­tro­den oder auf­wän­dige Mess­kontakte.

„Unsere Arbeit zeigt, dass auch empfindliche orga­nische Materialien den extremen Beding­ungen inten­siver Laser­pulse stand­halten kön­nen“, erklärt Projekt­leiterin Fran­ziska Fennel vom Institut für Physik der Univer­sität Rostock. „Damit öffnen wir die Tür zu einem neuen For­schungs­feld, in dem wir elek­tronische Vor­gänge in organi­schen Halb­lei­tern mit Licht­blitzen sicht­bar machen können.“ [U Rostock / dre]