Willkommen in der AG Horn-von Hoegen

Rückkehr in den Grundzustand: wie eine fallende Dominosteinkette / © F.J. Meyer zu Heringdorf

07.08.2019 Editor´s Pick in Structural Dynamics

Structural Dynamics 6 (2019)
Die Geschwindigkeit einer sich 1D ausbreitenden Rekristallisationsfront konnte für das Atomdrahtsystem Indium auf Si(111) mittels ultraschneller Elektronenbeugung bestimmt werden. Mit einer Geschwindigkeit von 100 m/s fällt das System aus einem mittels eines fs-Laserpulses erzeugten angeregten metastabilen Zustand in den Grundzustand zurück – dies erfolgt wie bei einer Kette von fallenden Dominosteinen. Ausgelöst wird diese Rekristallisationsfront durch die wenigen atomaren Stufenkanten der fast perfekt glatten Oberfläche der Siliziumprobe.

Elektronenbeugungsbild des Moiré-Musters / © M. Horn-von Hoegen

17.07.2019 Gedrehtes Graphen

Nano Letters 19 (2019)
Graphen mag nicht komprimiert werden, sondern bildet stattdessen gedrehte Domänen beim epitaktischen Wachstum auf einem Iridiumsubstrat. Dieses überraschende Auftreten von Kleinwinkelrotationen wurde im Team von Michael Horn von Hoegen durch ein spezielles Moiré-Muster in der hochauflösenden niederenergetischen Elektronenbeugung gefunden. Die thermische Ausdehnung des Substrats wirkt dabei wie ein effektiver biaxialer Druck, der durch Kleinwinkelrotation der gesamten  Graphenlage wesentlich besser ausgegelichen wird als durch dessen Kompression. Dieser Effekt ist auch bekannt als „Rotationsepitaxie“. Die Ergebnisse wurden jetzt in „ACS NanoLetters“ veröffentlicht.

Verschiebung zweier LEED-Reflexe als Funktion der Bi Schichtdicke / © M. Horn-von Hoegen

06.03.2019 Editors Pick in Applied Physics Letters

Applied Physics Letters 114 (2019)
Als „Editors Pick“ wurde die Veröffentlichung „Rapid Onset of Strain Relief by Mass Generation of Misfit Dislocations in Bi(111)/Si(001) Heteroepitaxy” bei Applied Physics Letters geadelt, in der Dennis Meyer die Relaxation eines heteroepitaktischen, verspannt wachsenden Bi(111)-Films auf einem Si(001) Substrat beschreibt. Die anisotrope Gitterfehlanpassung von 2.4% zwischen Bismuth und Silizium wird bei einer Schichtdicke von 4 nm durch schlagartig entstehende Versetzungen an der Grenzfläche zwischen Bi und Si kompensiert. Aus der relativen Verschiebung zweier LEED-Beugungsreflexe konnte so die Entstehung dieser Versetzungen mit hoher Genauigkeit während des Wachstums verfolgt werden.

2PPE PEEM Aufnahme des Fokuspunktes eines Fresnel-Gitterkopplers. Nach Anregung des Gitterkopplers mit femtosekunden Laserpulsen laufen Oberflächenplasmon-Polaritonen auf den Fokuspunkt zu, wo sie konstruktiv interferieren. / © F.J. Meyer zu Heringdorf

26.02.2019 Plasmonen in ACS Photonics

ACS Photonics 6 (2019)
Bereits im 19. Jahrhundert erfand Augustin Jean Fresnel die nach ihm benannte Zonenplatte; im Prinzip ein Hologramm, das bei Beleuchtung mit einer ebenen Lichtwelle durch Beugungseffekte einen definierten Fokuspunkt bildet. Das TR-PEEM Team um Frank Meyer zu Heringdorf übertrug das Konzept nun auf Oberflächen-Plasmon-Polaritonen, d.h. Elektronendichtewellen, die sich an Metalloberflächen mit nahezu Lichtgeschwindigkeit fortbewegen. Anstatt eine Zonenplatte zu verwenden um damit propagierende Plasmonenwellen zu fokussieren, entwickelte das Team vielmehr eine geeignete Fresnel- Anregungsstruktur, die direkt und mit hoher Effektivität Licht in Plasmonenwellen mit den passenden Eigenschaften zur Ausbildung eines Fokuspunktes umwandelt. Mittels zeitaufgelöster Elektronenmikroskopie konnte die "Fresneloptik für Oberflächenplasmonen" genauestens charakterisiert, und die Ausbildung des Fokuspunktes der Plasmonenwellen in Superzeitlupe auf der Femtosekundenskala abgebildet werden. Die Ergebnisse wurden jetzt in der Zeitschrift "ACS Photonics" publiziert.

Künstlerische Darstellung eines Plasmonenfokus mit austretenden Elektronen / © F.J. Meyer zu Heringdorf

08.11.2017 Publikation in Nano Letters erschienen

Nano Letters 17 (2017)
Dass die Beleuchtung einer Oberfläche mit Licht einer hinreichend hohen Photonenenergie zu der Emission von Elektronen führt ist ein wohlbekanntes Konzept der Festkörperphysik. Aber ist eine Elektronenemission auch aufgrund von Oberflächen Plasmon Polaritonen möglich? Oberflächen Plasmon Polaritonen sind Elektronendichtemodulationen, die optisch an einer Edelmetalloberfläche angeregt werden können, und die nach Anregung als Welle über die Oberfläche propagieren. Die Elektronendichtemodulation ist an ein elektrisches Feld an der Oberfläche gekoppelt, so dass die Annahme vernünftig klingt, dass auch ohne Licht – und nur mit Plasmonen eine Elektronenemission möglich sein sollte. Um diese Hypothese zu testen, hat das TR-PEEM Team um Prof. Frank Meyer zu Heringdorf mit spezifisch strukturierten Gitterkopplern Plasmonenwellen in einen kleinen Punkt fokussiert. Mittels zeitaufgelöster Mikroskopie (mit femtosekunden Zeitauflösung) war es dem Team möglich, die Prozesse der Photoemission und der plasmoneninduzierten Elektronenemission (Plasmoemission) eindeutig in Raum und Zeit zu trennen. Da im Plasmonenfokus die Intensität extrem hoch ist, wurde beobachtet, dass die Emission stark nichtlinear ist – bis zu fünf Plasmonenquanten wurden vor Emission von einem Elektron absorbiert.

Künstlerische Darstellung eines fokussierten Oberflächenplasmons
Künstlerische Darstellung eines fokussierten Oberflächenplasmons / © F.J. Meyer zu Heringdorf

12.07.2017 Publikation in Science Advances erschienen

Science Advances 3 (2017)
Licht lässt sich nicht beliebig fokussieren. Auch bei Verwendung noch so großer Linsen wird statt eines Fokuspunktes eine Strahltaille gebildet, deren minimaler Durchmesser immer noch vergleichsweise groß ist. In der jetzt in der Zeitschrift „Science Advances“ erschienenen Publikation hat das Team um Prof. Dr. Frank Meyer zu Heringdorf in Kooperation mit Kollegen aus Stuttgart und Haifa einen Trick benutzt, um indirekt Licht dennoch in einen nanoskopisch kleinen Fleck zu fokussieren. Hierzu wurde mit 800 nm Licht zunächst an der Unterseite kleiner Goldplättchen ein Oberflächen-Plasmon Polariton mit einer Wellenlänge von 180 nm angeregt. Das Oberflächenplasmon konnte dann in einem stehenden Wellenfeld fokussiert werden, wobei Elektronen aus einem Fleck mit kleinster Abmessung von nur 60nm emittiert wurden.

© Dr. Andreas Lücke, Universität Paderborn
© Dr. Andreas Lücke, Universität Paderborn

30.03.2017 Publikation in NATURE erschienen

Nature 544 (2017)
Unter Verwendung ultraschneller Elektronenbeugung konnte die Dynamik eines durch Femtosekunden-Laserpulse getriebenen strukturellen Phasenübergangs mit atomarer räumlicher und zeitlicher Auflösung beobachtet werden. Mit einer auf unter 350 fs (10-15 s) gesteigerten Zeitauflösung ist es Dr. T. Frigge erstmals gelungen, die Bewegung der Atome zu verfolgen. Diese bahnbrechenden Ergebnisse wurden, ergänzt durch Arbeiten der AG Bovensiepen und durch Theorie aus Paderborn (AG Schmidt), jetzt in „Nature“ veröffentlicht.

Hier geht´s zu einem Artikel auf Physics World.
Pressemitteilung Uni-Due: Deutsch English

Bildquelle: Florian Sterl & Nikolai Strohfeldt, Universität Stuttgart
© Florian Sterl & Nikolai Strohfeldt, Universität Stuttgart

17.03.2017 Publikation in SCIENCE erschienen

Science 355 (2017)
In Kooperation mit Wissenschaftlern der Universitäten in Haifa (Israel), Kaiserslautern und Stuttgart hat das Team um Prof. Dr. Frank Meyer zu Heringdorf eine Arbeit in der aktuellen Ausgabe der Zeitschrift SCIENCE veröffentlicht. Unter Verwendung zeitaufgelöster nichtlinearer Photoemission war es gelungen, die zeitliche Dynamik spiralförmig auf ein Zentrum zulaufender Oberflächen-Plasmon-Polaritonenwellen zu beobachten. Die spiralförmigen Plasmonenwellen zeigen einen Bahndrehimpuls, der durch Verwendung zirkular polarisierte femtosekunden Laserpulse auf die Plasmonenwelle aufgeprägt werden konnte.

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