Pump-Probe-Spektroskopie im Fokus

Für den Aufbau einer Nachwuchsforschungs­gruppe zum Thema „Theoretical Description of Pump-Probe Spectroscopies in Solids“ erhält Michael Sentef im Rahmen des Emmy-Noether-Programms der Deutschen Forschungs­gemeinschaft (DFG) eine Million Euro über einen Zeitraum von fünf Jahren. Die Gruppe startet am 1. September und wird in der Theorieabteilung von Angel Rubio Max-Planck-Institut für Struktur und Dynamik der Materie (MPSD) angesiedelt sein.

Die Ultrakurzzeitspektroskopie an Festkörpern ist ein Forschungs­gebiet an der Grenze zwischen Fest­körper­physik, die sich mit der Physik vieler wechsel­wirkender Teilchen befasst, und ultra­schneller Spektro­skopie, die die Wechsel­wirkung von Licht mit Materie auf kleinen Längen­skalen und sehr kurzen Zeitskalen untersucht. Die gängigste experimentelle Methode in diesem Bereich ist die „Pump-Probe-Technik“. Dabei wird ein Fest­körper mit einem kurzen Pump-Laserpuls“ angeregt; ein kurz darauf folgender zweiter „Probe-Laserpuls“ verfolgt dann die Dynamik des angeregten Systems.

In seinem Forschungsvorhaben „Theoretical Description of Pump-Probe Spectro­scopies in Solids“ möchte Michael Sentef mit seiner Nachwuchs­gruppe ein theoretisches Verständnis davon erlangen, wie Energie aus dem Pump-Laserpuls auf mikro­skopischer Ebene in das Material übertragen wird. Im Fokus stehen dabei die Ordnungs­mechanismen komplexer Zustände, wie z.B. Supraleiter oder Ladungs­dichte­wellen, und wie sie mit Licht beeinflusst werden können. Ein weiterer Teilaspekt ist die Untersuchung gekoppelter Zustände aus Licht und Materie, die es ermöglichen könnten, Material­eigenschaften mittels Laser­licht gezielt zu verändern. Das soll neue Erkenntnisse für das Design neuartiger optimierter Materialien mit funktionellen Eigenschaften ermöglichen. Dafür wird das Team um Michael Sentef sowohl mit analytischen Techniken als auch mit aufwändigen numerischen Simulationen an Hochleistungs­rechnern arbeiten.

„Ich freue mich sehr, dass meine Forschung von der DFG großzügig unterstützt wird. Am MPSD habe ich mit dieser Förderung und der spannenden Zusammenarbeit mit den Gruppen von Angel Rubio, Andrea Cavalleri, Martin Eckstein und Isabella Gierz optimale Bedingungen für inspirierende Projekte“, sagt Michael Sentef. „In fünf Jahren werden wir hoffentlich sehen, wohin die Reise bei den Pump-Probe-Spektroskopien geht und ob es wirklich zu revolutionären neuen Material­designs führen kann. Ich hoffe, ich kann mit meiner Emmy-Noether-Gruppe einen Teil dazu beitragen, dass sich dieser Traum erfüllt.“

Michael Sentef studierte Physik und Mathematik an der Universität Augsburg und promovierte dort 2010 in theoretischer Festkörperphysik. Im Anschluss ging er für einen dreijährigen Forschungs­aufenthalt an die Stanford University und das SLAC National Accelerator Laboratory in Kalifornien. Nach einem kurzen Aufenthalt als Post­doktorand an der Universität Bonn kam Michael Sentef 2015 als Post­doktorand in die Theorie­abteilung von Angel Rubio am Max-Planck-Institut für Struktur und Dynamik der Materie in Hamburg.

MPSD / DE