Kohärente Elektronenbeschleunigung mit Hilfe von photonischen Nanostrukturen – veröffentlicht in Nature
Durch ultrakurze Laserpulse angeregte Nahfelder an einer auf Silizium basierten nanophotonischen Struktur können freie Elektronen beschleunigt werden. Dies ist auch unter den Namen dielektrische Laserbeschleunigung bekannt (englisch: Dielectric laser acceleration, DLA). Durch dieses neue Verfahren können wesentlich höhere Beschleunigungsgradienten auf kleineren Raum erreicht werden im Vergleich zu konventionellen Beschleunigern, die auf Radiofrequenzwellen basieren. Dabei wird die hohe Zerstörschwelle von Dielektrika ausgenutzt, um starke optische elektromagnetische Felder an der Oberfläche der Struktur zu erzeugen. Durch unsere experimentelle Demonstration der starken Fokussierung vor zwei Jahren (s. hier) war ein wichtiger Schritt für einen dielektrischen Beschleuniger getan; damit haben wir gezeigt, dass wir Elektronen aktiv mit Hilfe der optische Kräfte durch einen schmalen nanophotonischen Kanal transportieren können, damals allerdings noch ohne Energiegewinn. Jetzt mussten wir „nur noch“ die Beschleunigungswirkung in die Struktur hineinschreiben. Dies haben wir zu Beginn des Jahres erreicht, was wir jetzt wiederum in Nature veröffentlicht haben. So konnten wir Elektronen durch einen bis zu 0,5 mm langen und nur 225 nm schmalen Beschleunigungskanal führen und dabei die Startenergie von 28.4 keV auf 40.7 keV steigern. Der relative Energiegewinn beträgt damit 44%. Unsere Kollaborationspartner aus Stanford haben ähnliche Ergebnisse erzielt.
Hier findet sich unsere Arbeit. Hier die FAU-Pressemitteilung dazu. Hier findet sich die Arbeit aus Stanford.
Unsere Ergebnisse sind in verschiedensten Zeitungen, Journalen und Webseiten besprochen worden. Hier findet sich eine Übersicht: in den Medien.