FLASH-Anlage bringt Licht in Nanowelt

Foto: Abbildung der Mikrostruktur mit Laserpuls

Mit dem Freie-Elektronen-Laser für weiche Röntgenstrahlung FLASH bei DESY in Hamburg gelang es einem internationalen Forscherteam erstmals, ein hochaufgelöstes Beugungsbild einer nichtkristallinen Probe mit einem einzigen, extrem intensiven und kurzen Laserblitz aufzunehmen.

In dem FLASH-Experiment brachten die Forscher einen sehr intensiven Lichtblitz von 32 Nanometern Wellenlänge und nur 25 Femtosekunden Dauer auf eine Testprobe - eine dünne Membran, in die ein 3 Mikrometer breites Muster geritzt worden war. Die Energie des Laserpulses heizte die Probe auf etwa 60.000 Grad Celsius auf, so dass sie verdampfte. Dem internationalen Forscherteam gelang es jedoch, ein aussagekräftiges Beugungsmuster aufzunehmen, bevor die Probe zerstört wurde.

Das Experiment zeigt, dass es schon in naher Zukunft mit Hilfe eines einzigen ultrakurzen, extrem intensiven Laserpulses möglich sein könnte, Bilder mit der "flash diffractive imaging" genannten Abbildungsmethode von Nanoteilchen oder sogar von einzelnen großen Makromolekülen wie Viren oder Zellen aufnehmen zu können.

"Das experimentelle Prinzip, das an DESYs neuem Freie-Elektronen-Laser FLASH erstmals nachgewiesen wurde, verspricht eine Revolution der Strukturforschung in den Naturwissenschaften, einschließlich der Lebenswissenschaften, und zwar immer dort wo Bilder mit sehr hoher räumlicher und zeitlicher Auflösung benötigt werden," erklärt Professor Jochen Schneider, DESY-Forschungsdirektor und Mitautor der Veröffentlichung. "Als einziger Laser mit extrem intensiven, kohärenten Lichtblitzen im weichen Röntgenbereich von gerade einmal 25 Femtosekunden Dauer ist FLASH die erste Strahlungsquelle der Welt, an der diese und andere neuartige Experimentiermethoden studiert werden können.“

Da das neue "single-shot"-Abbildungsverfahren ohne Linsen auskommt, könnte die Methode bis zu atomarer Auflösung weiter entwickelt werden, sobald es harte Röntgenlaser mit noch kürzerer Wellenlänge gibt. Das von einer internationalen Forschergruppe unter der Leitung von Professor Henry Chapman von der University of California und Professor Janos Hajdu von der Universität Uppsala durchgeführte Experiment untermauert Hoffnungen auf neue Messmöglichkeiten an künftigen Freie-Elektronen-Lasern im harten Röntgenbereich.

COMPAMED.de; Quelle: Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY