Das Prinzip des atomaren Röntgenlasers: Der Pump-Strahl des XFEL (grün) trifft auf ein Neon-Atom und schlägt aus seinem Inneren ein Elektron heraus. Das dabei entstehende Loch wird sofort von dem mit einem Strahlenkranz dargestellten Elektron der äußeren Schale aufgefüllt, wobei ein Röntgenblitz ausgesendet wird. Der Röntgenpuls animiert andere Atome, im Gleichklang Röntgenblitze auszustrahlen. So entsteht der Strahl des atomaren Röntgenlasers, der in der Richtung des Pump-Lasers abgegeben wird.
Eine neue Perpektive auf die Nanowelt: Freie-Elektronen-Laser entlockt Neongas besonders kurze und scharfe Röntgenpulse. Wie aus der Energie des Sonnenlichts in Pflanzen Zucker oder in Solarzellen Strom wird, dürfte sich künftig genauer beobachten lassen. Forscher des Hamburger Center for Free-Electron Laser Science (CFEL) haben am kalifornischen Forschungszentrum SLAC den ersten Röntgenlaser auf Atom-Basis konstruiert. Mithilfe von Neonatomen erzeugten sie ultrakurze Röntgenblitze von einzigartiger Farbreinheit. Solche Laserpulse erlauben es etwa, den Ladungstransport bei der Fotosynthese mit atomarer Auflösung zu studieren, um ihn möglicherweise in technischen Systemen nachzuahmen. Auch über die elektronischen Prozesse in fotovoltaischen Elementen können Physiker mithilfe des atomaren Röntgenlasers mehr erfahren. Das könnte letztlich dazu beitragen, effizientere Solarzellen zu entwickeln.
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