Mit scharfen Spitzen lassen sich die Bewegungen der einzelnen Atome in einem Molekül direkt detektieren und somit ein molekularer Film aufnehmen. © Brad Baxley
Moleküle und andere Nanostrukturen sind nicht nur schwierig zu beobachten, weil sie klein sind. Die Vorgänge sind auch sehr schnell. Mit Licht kann man sie gezielt auslösen und vermessen. Es bedarf dazu allerdings eines Tricks: Mit Hilfe von zwei sehr kurzen Laserpulsen lässt sich ein Vorgang anregen und anschließend analysieren. Der erste Puls löst den Vorgang aus. Der zweite Puls wird genutzt, um das System zu beobachten. Man misst zum Beispiel, wie stark der zweite Laserpuls absorbiert wird. Dann verändert man den zeitlichen Abstand der zwei Pulse und wiederholt das Experiment. So entsteht Aufnahme für Aufnahme ein Film des Geschehens. Verbindet man dies mit Techniken, die Atome sichtbar machen, so kann man wirklich Molekülen beim Schwingen zusehen.
Wenn eine Lichtwelle durch ein Material läuft, interagiert es mit dessen Atomgitter und ändert seine Eigenschaften.
Magnetische Domänen sind Bereiche in denen die Spins, die magnetischen Momente der einzelnen Elektronen, alle in dieselbe Richtung schauen. © Brad Baxley
Mit Antennenstrukturen aus Gold kann man die Interaktion von Licht mit dem Material unter den Antennen verstärken. Damit kann es zur sogenannten ultrastarken Licht-Materie-Wechselwirkung kommen.
Ein Laserimpuls trifft auf eine atomar scharfe Spitze, die über einem Molekül platziert ist. Dadurch wird das Lichtfeld überhöht und auf das Molekül gebündelt, um es zu vermessen.
